5G-Mobilfunk: Was bedeutet Strahlung – was sind elektromagnetische Felder?

Uns begegnen viele Formen von Strahlung: Sonnenstrahlung, Röntgenstrahlung oder auch Mobilfunkstrahlung. Was unterscheidet diese Typen? Welche physikalischen Prozesse spielen eine Rolle? Und was heißt Strahlung eigentlich?

Wie Mobilfunk funktioniert

Das Smartphone ist zu unserem ständigen Begleiter geworden und ermöglicht uns, unterwegs erreichbar zu sein. Dabei übermittelt das Gerät per Funk Daten an Mobilfunksendeanlagen. Die Sendeanlagen sind an Hausdächern oder freistehenden Masten angebracht und bestehen aus einer Sende- und Empfangsantenne, der Hardware sowie der benötigten Strom- und Datenversorgung. Eine Sendeanlage übermittelt Daten an das Smartphone und deckt in der Stadt einen Umkreis von wenigen Hundert Metern ab, auf dem Land einen Bereich von mehreren Kilometern. Diesen Bereich nennt man Funkzelle. Das über ganz Deutschland verteilte Netz von Funkzellen ermöglicht, dass wir unterwegs telefonieren und im Internet surfen können. Mehr dazu lesen Sie in diesem Artikel.

Ionisierende vs. nichtionisierende Strahlung

Der Begriff der Strahlung benennt das Ausbreiten von Teilchen bzw. Wellen durch den Raum oder eine Materie. Die UV-Strahlung der Sonne, die Röntgenstrahlung oder auch die Mobilfunkstrahlung wie bei 5G transportiert – ausgehend von ihrer Strahlungsquelle – eine gewisse Menge an Energie. Der Mensch kann nur sehr wenige dieser Strahlungsformen, die sich in ihrer Frequenz und in ihrer Wirkung auf Organismen und Umwelt unterscheiden, wahrnehmen. Allen voran den sichtbaren Anteil des Lichts.

Grundsätzlich nutzt eine Mobilfunkanlage zur Datenübertragung – von 1G bis 5G – hochfrequente elektromagnetische Felder (EMF). Diese entstehen, wenn der in einem elektrischen Leiter fließende Strom fortwährend seine Richtung ändert. Erfolgt dieser Richtungswechsel sehr schnell, spricht man von hochfrequenten Feldern. EMF gehören zur Gruppe der nichtionisierenden Strahlung, genauso wie UV-Strahlung, sichtbares Licht und Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung). Elektromagnetische Felder haben lediglich die Eigenschaft, Materie zu erwärmen, von der sie absorbiert, also aufgenommen werden.

Ganz anders dagegen die Strahlung radioaktiver Stoffe oder Röntgenstrahlung: Diese Formen gehören zur Gruppe der ionisierenden Strahlung. Grundsätzlich ist dieser Typ in seiner physikalischen Natur zwar mit nichtionisierender Strahlung vergleichbar. Jedoch führt sie deutlich mehr Energie mit sich. Das ist ein wichtiges Merkmal, um die Strahlungsarten in ihrer Wirkung auf den Menschen zu bewerten. Ionisierende Strahlung kann Materie verändern, in die sie eindringt. Sie bricht chemische Verbindungen auf und ionisiert Atome und Moleküle. Bei diesem Vorgang werden Elektronen aus den Hüllen von Atomen „herausgeschlagen“. Das zurückbleibende Atom oder Molekül wird über einen gewissen Zeitraum elektrisch positiv aufgeladen. Diese Gruppe von Strahlung ruft Schäden in Zellen bzw. Organismen hervor, die u. a. zur Entstehung von Krebserkrankungen führen kann.

UV-Strahlung nimmt eine Sonderstellung ein. Sie steht an der Grenze zwischen ionisierender und nichtionisierender Strahlung, wird aber üblicherweise der letzteren zugeordnet. Sie ist bereits stark genug, um zum Beispiel die DNA zu schädigen und Hautkrebs zu verursachen.

Die 5G-Frequenzen im Überblick

Zur Informationsübertragung nutzt Mobilfunk hochfrequente elektromagnetische Felder. Mobilfunk liegt in Deutschland derzeit zwischen 700 Megahertz und 3,8 Gigahertz. Zum Vergleich: WLAN nutzt Frequenzen im Bereich von 2,4 bis 6 Gigahertz.

Hochfrequente Felder wie beim Mobilfunk haben eine einzige nachgewiesene Wirkung auf den Menschen: Der Körper nimmt einen Teil der Energie auf. Bei diesem Vorgang entsteht Wärme. Wie groß die Menge an aufgenommener Energie ist, gibt die Spezifische Absorptionsrate (SAR) an. Je geringer der SAR-Wert, desto weniger wird das Gewebe durch die Strahlung erwärmt. Die Verteilung der Energieabsorption im Körper hängt unter anderem von der Frequenz ab. Je höher sie ist, umso geringer ist die Eindringtiefe in den Organismus und die absorbierte Energie beschränkt sich stärker auf die Körperoberfläche.

Grenzwerte für den Mobilfunk

Strahlung tritt in der Natur auf und wird außerdem vom Menschen künstlich hergestellt wie etwa beim Mobilfunk. Die Grenzwerte für diese Technologie sind in einer Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz, der Verordnung über elektromagnetische Felder, festgelegt, die von Fachleuten auch als „26. BImSchV“ bezeichnet wird. Die Verordnung gilt für ortsfeste Anlagen, die elektromagnetische Felder im Frequenzbereich von 9 Kilohertz bis zu 300 Gigahertz erzeugen, also für Mobilfunksendeanlagen, aber auch Radio- und Fernsehsender und Radaranlagen, jeweils dann, wenn eine oder mehrere benachbarte Sendeanlagen eine bestimmte Sendeleistung erreichen. Der Mensch nimmt hochfrequente elektromagnetische Felder in unterschiedlichen Maßen auf – die Intensität hängt dabei auch von der Frequenz ab. Deshalb gibt es für verschiedene Frequenzen unterschiedliche Grenzwerte. Sie gewährleisten, dass die im gesamten Körper absorbierte Energie den sogenannten Basisgrenzwert von 0,08 Watt pro Kilogramm nicht überschreitet.

Mobile Endgeräte wie das Smartphone oder ein internetfähiges Tablet fallen nicht unter diese Verordnung. Doch auch hier sind Höchstwerte festgelegt. Sie fallen unter die Produktsicherheit. Der Hersteller muss nachweisen, dass von der Strahlung seiner Geräte keine Gefahren ausgehen. Nach der üblicherweise genutzten Methode, die auch in einer sogenannten harmonisierten europäischen Norm festgelegt ist, darf die Spezifische Absorptionsrate (SAR) gemittelt maximal 2 Watt pro Kilogramm Körpergewebe betragen. Die derzeitige Grenzwertempfehlung für den gesamten menschlichen Körper, der sogenannte Basisgrenzwert, liegt bei 0,08 Watt pro Kilogramm. Manche Teile dürfen höher exponiert sein, nämlich der Kopf (2 Watt pro Kilogramm) und der Rumpf (4 Watt pro Kilogramm). Das Bundesamt für Strahlenschutz erhebt seit 2002 die SAR-Werte der auf dem deutschen Markt erhältlichen Mobiltelefone für das Telefonieren am Ohr und für das Tragen des Geräts am Körper. Hier geht es zu der SAR-Suche des Bundesamtes für Strahlenschutz.

5G verursacht keine Gesundheitsschädigungen

Nach aktuellem Stand der Wissenschaft geht vom Mobilfunk innerhalb der gültigen Grenzwerte für Mobilfunkanlagen und bei Einhalten der Anforderungen im Bereich Produktsicherheit für Mobiltelefone keine Gefahr für die Gesundheit aus. Viele internationale und nationale Studien haben unterhalb der Grenzwerte keine schädlichen Wirkungen gefunden. Wir nutzen diese Technologie allerdings erst relativ kurz. Deshalb forschen die beauftragten Institutionen in Deutschland und der EU weiter, um auch die Langzeitwirkungen im Zeitraum von mehreren Jahrzehnten zu erheben. Das gilt hauptsächlich für die Nutzung des Handys beim Telefonieren direkt am Kopf. Wenn man entgegen der allgemeinen Forschungsergebnisse Bedenken hinsichtlich der Langzeitwirkungen hat, kann man sehr einfache Vorsorgemaßnahmen ergreifen: Der Kauf eines Mobiltelefons mit einem niedrigeren SAR-Wert oder das Telefonieren mit einem Headset kann die Exposition mit elektromagnetischen Feldern signifikant senken. Weitere Empfehlungen zum Nutzen des Handys finden Sie hier.

Links und weiterführende Informationen

1. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Strahlenschutz konkret: Mobilfunk. [04.08.2020].
2. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Mobilfunk: Informationen rund ums Mobiltelefon, S.3. [04.08.2020].
3. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Strahlung und Strahlenschutz, S.8. [04.08.2020].
4. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Was ist ionisierende Strahlung? [04.08.2020].
5. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Spezifische Absorptionsraten (SAR) von Handys. [25.01.2022].
6. Bundesministerium für Justiz. Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. [04.08.2020].
7. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Grenzwerte beim Mobilfunk. [02.02.2022].
8. Bundesnetzagentur. Strategische Aspekte zur Verfügbarkeit von Frequenzen für den Breitbandausbau in Deutschland. [19.08.2020].
9. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Tipps für Nutzer*innen von Smartphones und Tablets. [25.01.2022].

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