Thermische Wirkungen elektromagnetischer Felder

Die biologische Wirkungsweise von elektromagnetischen Feldern hängt stark von deren Frequenz ab. Hochfrequente Felder unter 1 MHz (= 1 Mio. Hertz) wirken im Körper vor allem durch ihre dadurch induzierten Ströme, was bei hoher Intensität beispielsweise zu ungewollten Muskelkontraktionen führen kann. Felder zwischen 1 MHz und etwa 10 GHz (= 10.000 MHz) können in den Körper eindringen und ihn erwärmen, wobei sie mit steigender Frequenz immer weniger tief eindringen können und bei Frequenzen über 10 GHz fast nur noch die Hautoberfläche erreichen.

Nachfolgend einige Details zu den thermischen Wirkungen im Frequenzbereich des Mobilfunks (etwa 900 - 2000 MHz):

 
Thermische Wirkungen

Biologisches Gewebe absorbiert elektromagnetische Strahlung und erwärmt sich dabei durch Reibung der in Schwingung versetzten Moleküle. Der Grad der Absorption bzw. Erwärmung hängt von vielerlei Faktoren wie der Frequenz der Strahlung, der Gewebeart und dessen Größe ab.
Durch Erwärmung können Stoffwechselprozesse beschleunigt werden, was durch eine Förderung der Durchblutung sowohl positiv wirken kann (siehe unten), als auch negativ durch Entzündungsverstärkung. Ebenso kann die Erwärmung Einflüsse auf die Nervenerregung haben und bei sehr hohen Energien Hitzeschäden verursachen.
Durch Resonanzeffekte oder Überlagerungen im Körper kann es in lokalen, eng begrenzten Bereichen aber auch zu besonders starker Erwärmung kommen, den sog. "Hot Spots", die dann u. U. besondere Wirkungen zur Folge haben können.
Ferner können Organe oder Gewebe mit geringer Wärmeleitfähigkeit und vor allem schlechter Durchblutung, z.B. das Auge, die zugeführte Wärme schlechter abführen. Bei diesem kann es dann bei einer Temperaturerhöhung um mehr als 4 Grad (bei hohen SAR-Werten von ca. 100 W/kg im Auge bzw. 14 W/kg im Kopf) zu irreversiblen Linsentrübungen (Grauer Star, lateinisch Katarakt) kommen.

In gewissen Grenzen kann eine von aussen verursachte Körpererwärmung von körpereigenen Regelungsmechanismen ausgeglichen werden, als unbedenklich bei gesunden Erwachsenen gilt daher eine Temperaturerhöhung von etwa ein Grad.
Thermische Effekte haben keine kumulierende Wirkungen, d. h. es können keine Anreicherungen im Körper oder Langzeitwirkung nachgewiesen werden.

Der heute für die Allgemeinbevölkerung gültige Basis-Grenzwert von 0,08 W/kg für Ganzkörperbestrahlung führt zu einer Temperaturerhöhung von etwa 0,1 Grad, der Basis-Grenzwert von 2 W/kg für lokale Bestrahlung (z. B. von einem Handy) führt zu einer Temperaturerhöhung von etwa 0,5 Grad.

Die Effekte der thermischen Wirkungen werden auch medizinisch bei der Hochfrequenzwärmetherapie ausgenutzt, wobei SAR-Werte von 10 - 50 W/kg verwendet werden. Der Mensch selbst erzeugt durch Stoffwechselprozesse eine eigene Wärmeenergie von etwa 1 W/kg im Ruhezustand, diese kann bei körperlicher Belastung bis auf 10 W/kg ansteigen.

Zwischen den Bereichen der Thermischen Wirkungen und den Nicht-Thermischen Wirkungen kann man die Athermischen Wirkungen ansiedeln. Diese entstehen bei z. B. Größenordnungen von Feldern, welche zwar eine Temperaturerhöhung bewirken könnten, diese jedoch aufgrund der körpereigenen Temperaturregulierung nicht stattfindet. Athermische Wirkungen können aber auch bei gepulsten Feldern auftreten, wo die Impulsdauer zu kurz ist um eine Erwärmung zu bewirken, die eigentliche Wirkung jedoch durch lokale "Hot Spots" zustande kommt.
 

Mehr Information

Biologische Wirkungen infolge von Energieabsorption und Erwärmung Eine Informationsseite vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS)

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