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Nichtionisierende Strahlung: Herkunft und Wirkung auf den menschlichen Körper

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Nichtionisierende Strahlung

Es ist einem nicht immer bewusst, aber der Mensch ist 24 Stunden am Tag Strahlung ausgesetzt. Doch wie gefährlich ist die Strahlenexposition der nichtionisierenden Strahlung für den Körper wirklich? Der Mensch ist jeden Tag rund um die Uhr Strahlung ausgesetzt. Doch nicht jede Strahlenart ist gefährlich für den Körper. Vielmehr kommt es auf die Art der Strahlung an und die Dauer der Exposition. 

    Fakt ist: Strahlung ist nicht gleich Strahlung. Es gibt einen gravierenden Unterschied zwischen der sogenannten ionisierenden Strahlung und der nichtionisierenden Strahlung. Die Reglementierungen beider Strahlungsarten sind in Deutschland sehr streng. Festgeschrieben sind sie im Strahlungsschutzgesetz (StrlSchG) sowie in der Strahlenschutzverordnung.

    Im Folgenden wird detailliert auf die nichtionisierende Strahlung eingegangen. Einer allgemeinen Definition der Strahlungsart folgen die Anwendungsbereiche dieser Strahlungsart. Zudem behandelt der folgende Text gesundheitliche Risiken. Abschließend streift ein Absatz den gesetzlichen Kontext und beantwortet die Frage, welche Maßnahmen der Gesetzgeber zum Schutz vor der Strahlung vorsieht.

    Definition nichtionisierende Strahlung

    Nichtionisierende Strahlung (NIS) sind elektromagnetische Felder, deren Energie jedoch nicht ausreicht, um Atome zu ionisieren. Zur nichtionisierenden Strahlung zählen elektromagnetische Felder im Frequenzbereich von 0 bis 300 Gigahertz (GHz) oder einer Wellenlänge von mehr als 1 Millimeter. Darüber hinaus zählt die optische Strahlung mit einer Wellenlänge von 1 Millimeter bis 100 Millimeter zur nichtionisierenden Strahlung. Durch die Strahlenexposition werden keine Elektronen von der äußeren Schale des Atoms entfernt. Zudem wird NIS nochmals unterteilt in:

    • Statische elektrische und magnetische Felder (Frequenzbereich 0 Hertz). Ein Erdmagnetfeld ist ein gutes Beispiel hierfür.
    • Niedrigfrequente elektromagnetische Felder mit einem Frequenzbereich kleiner als 100 Kilohertz (technischer Wechselstrom)
    • Hochfrequente elektromagnetische Felder mit einem Frequenzbereich von bis zu 300 Kilohertz (Radio- und Mikrowellen)
    • Optische Strahlung mit einem Wellenlängenbereich 1 Millimeter bis 100 Nanometer (Infrarotstrahlung, UV-Strahlung, sichtbares Licht)

    Quelle: Glossar Bundesamt für Strahlenschutz (BfS)

    Das Auftreten nichtionisierender Strahlung

    NIS ist eine natürliche Erscheinung. Das bekannteste Beispiel für NIS ist Sonnenlicht. Zudem wurden bereits weitere Beispiele genannt, wo NIS auftritt. Radio- und Funktechnik und diverse Haushaltsgeräte sind die bekanntesten Exempel für die Strahlung.

    Einteilung der NIS in drei Hauptbereiche

    Im elektromagnetischen Spektrum lässt sich die NIS in drei Hauptbereiche einteilen, die jedoch fließende Übergänge aufweisen. Statische Felder, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld, werden oft zusammen mit niedrigfrequenten Feldern betrachtet. Diese niedrigfrequenten Felder treten überall dort auf, wo elektrische Energie erzeugt, transportiert oder angewendet wird. Der hochfrequente Strahlungsbereich schließt sich daran an. Dieser enthält unter anderem den Mobilfunkbereich sowie die Funkfelder der Rundfunk- und Fernsehtechnik. Neben den hoch- und niedrigfrequenten Feldern ist die optische Strahlung der dritte Hauptbereich der NIS. Dieser Strahlungsbereich umfasst die ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung), das Licht sowie die Infrarot-Strahlung.

    Die drei Hauptbereiche der NIS im Detail

    Elektrische Felder nichtionisierende Strahlung: Diese bauen sich zwischen zwei ungleich geladenen Körpern auf. Die Stärke wird in Volt pro Meter (V/m) angegeben. Die Stärke des Kraftfelds hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen die Spannung, die Materialeigenschaften zwischen den Körpern sowie der Abstand der Körper voneinander.

    Magnetische Felder nichtionisierende Strahlung: Sie entstehen im Zusammenhang von elektrischen Feldern. Überall dort, wo dieses Feld entsteht, bildet sich senkrecht dazu ein Magnetfeld aus. Dieses bewirkt wiederum ein weiteres elektrisches Feld um sich herum.

    Niedrigfrequente elektrische und magnetische Felder: Die meisten elektrischen Haushaltsgeräte nutzen die elektrische Energie mit Spannungen von 230 und 400 Volt (V) und einer Frequenz von 50 Hertz (Hz). Dieser Bereich zählt zu den niedrigfrequenten Feldern. Die Leitungen, durch die der Strom fließt, sind von niedrigfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern umgeben.

    Unterschied zwischen Smogwolke und Elektrosmog

    Im Gegensatz zu der sichtbaren Smogwolke, die beispielsweise mehrmals im Jahr über Metropolen wie Los Angeles oder Peking liegt, ist Elektrosmog unsichtbar und weder spürbar noch riechbar. Bei Elektrosmog ist sich die Wissenschaft bislang nicht sicher, ob er krank macht. Einigkeit unter den Forschern besteht nur dahingehend, dass von Fernsehern und anderen Haushaltsgeräten aufgrund der geringen Feldstärke kein gesundheitliches Risiko ausgeht.

    Anders verhält es sich bei Trafos. Hier entstehen niedrigfrequente Felder, die unter anderen zu Muskelverkrampfungen und Herzflimmern führen können. Um dies zu verhindern, hat der Gesetzgeber bestimmte Grenzwerte zur Strahlenbelastung festgelegt. Krankheiten, wie beispielsweise Krebs oder Alzheimer als eine Form von Demenz, scheinen nach heutigem Wissenstand nicht mit niedrigfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern in Verbindung zu stehen.

    Hochfrequente Felder

    Neben den niedrigfrequenten gibt es die hochfrequenten Felder. Der Schwingungsbereich bei diesen Feldern liegt zwischen 100 Kilohertz (kHz) und 300 Gigahertz. Elektrische und magnetische Felder treten in diesem Bereich stets parallel auf.

    Die bekanntesten Beispiele für hochfrequente elektrische Felder und Magneten sind Mobilfunkmasten, Funksendeanlagen von Radio- und Fernsehsendern, Handys und Mikrowellenherde. Somit setzt man sich auch zu Hause hochfrequenten Feldern und Magneten aus und ist davor keineswegs geschützt.

    Hochfrequente Felder können sich von der Quelle, wie zum Beispiel von der Antenne, ablösen und wellenförmig ausbreiten. Auf diesem Effekt beruhen auch die Rundfunkübertragung und der Mobilfunk. Solche elektromagnetische Felder, auch elektromagnetische Strahlung genannt, können nicht abgeschirmt werden. Sie sind in der Lage Mauern zu durchdringen, Fenster und sogar Dachziegel. Baustoffe, wie Stahl-Beton oder Lehm reflektieren die Strahlung.

    Im Gegensatz zu niedrigfrequenten Feldern sind die Hochfrequenten immer wieder Gegenstand von Diskussionen. Experten sind sich uneinig darüber, ob von Mobilfunkmasten ein erhöhtes Risiko für die Menschen besteht. Anders als bei niedrigfrequenten Feldern gilt nicht die Faustformel: „Je weiter weg die Quelle ist, desto geringer die Strahlung.“

    Von Handys geht eine kurzfristige und hohe Strahlung aus. Je schlechter der Empfang ist, desto höher ist die Strahlung. Da beim Telefonieren ein Teil der Strahlung in den Kopf geht, hat der Gesetzgeber Grenzwerte für Handys geschaffen. Diese sind im Bundes-Immissionsschutzgesetz festgeschrieben. Die Grenzwerte sind frequenzabhängig.

    Unterschiedliche Grenzwerte und Anwendungen von hochfrequenten Feldern

    Frequenz f (MHz) Elektrische Feldstärke E (V/m) Magnetische Feldstärke H (A/m)
    0,1 – 1 87 0,73/f
    1 – 10 87 / f1/2 0,73/f
    10 – 400 28 0,073
    400- 2.000
    1,375 f1/2
    0,0037 f1/2
    2.000 –  300.000 61 0,16

    Quelle: BfS –  Bundesamt für Strahlenschutz

    Schutz vor nichtionisierenden Strahlen am Arbeitsplatz

    Im beruflichen Alltag ist der Mensch mindestens acht Stunden pro Tag der Strahlung ausgesetzt. Handys, Desktop-PCs, W-LAN und Elektrogeräte, wie beispielsweise Mikrowellen, sind ständige Begleiter im Berufsleben. Die Strahlenbelastung ist langfristig gesehen hoch und nicht selten klagen immer mehr Personen über die sogenannte Elektrosensibilität.

    Fakt ist: Elektromagnetische Felder können die Gesundheit gefährden. In Bezug auf den Arbeitsschutz von Beschäftigten ist es ein Thema, mit dem sich Arbeitgeber auseinandersetzen müssen.

    Wie die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BauA) mitteilt, ist der Schutz von Beschäftigten vor Gefährdungen durch elektromagnetische Felder durch das Arbeitsschutzgesetz und die am 19.11.2016 in Kraft getretene Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch elektromagnetische Felder (EMFV) gesetzlich geregelt.

    Mit der EMFV wurde in Deutschland die europäische Arbeitsschutz-Richtlinie 2013/35/EU in nationales Recht umgesetzt. Wie die BauA weiter mitteilt, wird die EMFV durch technische Regeln praxisorientiert konkretisiert, um die Anwendung in der Praxis zu erleichtern.

    Für kleine und mittelständische Unternehmen stellt die Bundesanstalt mehrere Leitfädenzum kostenfreien Download zur Verfügung. Das Thema Arbeitsschutz und elektromagnetische Felder ist in Deutschland klar geregelt. Gefährdungen von Beschäftigen am Arbeitsplatz sollen weitgehend verhindert werden.

    Welche Organe sind durch nichtionisierende Strahlung betroffen?

    Bei nichtionisierender Strahlung wird auch von optischer Strahlung gesprochen. Zielorgane hier sind die Haut und die Augen. Die Effekte auf den menschlichen Körper sind abhängig von der Intensität sowie der Dosis.

    Akute Wirkungen

    Zu den akuten Schäden an den Augen gehören Bindehautentzündungen sowie Entzündungen der Hornhaut. Die Schädigung macht sich rund sechs bis acht Stunden nach der UV-Bestrahlung bemerkbar. Sowohl in der Hornhaut als auch in der Bindehaut werden innerhalb kurzer Zeit neue Zellen gebildet. Aus diesem Grund schwellen die Entzündungen in der Regel nach wenigen Tagen wieder ab.

    Langfristige Wirkungen

    Auf lange Sicht können UV-Strahlen zur Augenkrankheit „Grauer Star“ führen. Hier wird in UV-A-Strahlung und UV-B-Strahlung unterschieden. Beide Strahlungen werden durch die Linse und die Hornhaut der Augen aufgenommen. Ein geringer Anteil der UV-A-Strahlung kann allerdings bis zur Netzhaut vordringen. Aus diesem Grund wird UV-Strahlung auch mit Netzhautveränderungen und der Makuladegeneration in Verbindung gebracht.

    Die vorzeitige Alterung ist eine weitere langfristige Wirkung von UV-Bestrahlung. Vor allem durch UV-A-Bestrahlung wird das Bindegewebe sowie die Elastizität der Haut geschwächt.

    Gefährdungsbeurteilung am Arbeitsplatz

    Um einen wirksamen Strahlenschutz am Arbeitsplatz zu gewährleisten, muss im Vorfeld eine Gefährdungsbeurteilung durch Experten vorgenommen werden. Bei vielen industriellen Anwendungen von UV-Lichtquellen – Trocknung, Entkeimung oder Rissprüfung – empfiehlt es sich, Messungen durchzuführen. Da die Anwendung der Grenzwerte bei der anschließenden Beurteilung von Messergebnissen nicht ganz einfach ist, können Gerätehersteller oder Messinstitute an dieser Stelle helfen.

    Drei Faktoren für eine wirksame Gefährdungsbeurteilung

    • Expositionszeit
    • Wellenlänge
    • Intensität

    Für Arbeitgeber empfiehlt es sich, auf die Expertise von Messinstituten oder Berufsgenossenschaften zurückzugreifen.

    Schutzmaßnahmen vor optischer Strahlung am Arbeitsplatz sind primär Abdeckung und Einhausung. Sollte dies nicht möglich sein, ist die Anwendung geeigneter Schutzbrillen mit definierter Abschwächung im passenden Wellenlängenbereich, Hautschutz sowie körperbedeckende undurchlässige Kleidung, Hand- und Gesichtsschutz zu prüfen. Darüber hinaus müssen Arbeitgeber die entsprechenden Arbeitsbereiche mit den Warnzeichenschildern „Vorsicht, gefährliche Strahlung“ kennzeichnen.

    UV-Index für Beschäftigte im Freien

    Für Beschäftigte auf dem Bau, für Seeleute sowie für andere Berufsgruppen, deren Tätigkeitsfeld überwiegend im Freien ist, gelten die bereits genannten Schutzmaßnahmen nicht. Hier können sich Arbeitgeber an den UV-Index halten. Dieser wird vom Deutschen Wetterdienst (DWD) und im Vorhersagenbereich angegeben.

    Der Index gibt in ganzen Zahlen von 0 bis 12 international ein einheitliches Maß für die UV-Belastung an. Ab einem UV-Index von 3-5 gelten Schutzmaßnahmen als sehr empfehlendswert.

    Autor: Redaktion Safety Xperts

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