Physikalische Umweltfaktoren –Nichtionisierende

Elektromagnetische Felder

Lutz Haberland, Biophysik, Uni Rostock

ELF RF Mikro-wellen

Infra-rot

UV Röntgen,Gamma

StatischesFeld

300.000 km 0,3 µm0,3 mm30 cm300 m300 km 0,3 nm

1 Hz 1 KHz 1 MHz 1 GHz 1 THz 1 PHz 1018Hz

Nichtionisierend Ionisierend

4

FrequenzWellenlänge

1203,110-310-610-910-11 1,7

Photonenenergie (eV)

Elektromagnetisches Spektrum

Forschungsgemeinschaft Funk

Natürliche Felder in der Biologie:

• Nerven (EEG)

• Erregung Nerven � Muskel (EKG, EMG)

• Belastung (piezoelektrische Effekte und

Strömungspotenziale an Knochen)

• Orientierung, aktiv und passiv (Lorenzinische Ampullen)

• Kampf (Süßwasser, z.B. Zitteraal)

• Verletzungspotenziale

• „Wachstumsfelder“ um Zygoten (z.B. Braunalge)

Materialeigenschaften:

- Zelle

Glaser 178

Glaser 1996

Materialeigenschaften:

- Gewebe

Glaser 182

Glaser 1996

Materialeigenschaften:

- Dispersionsgebiete

� αααα: < 10 kHz; Ionenbewegung um Zellen, Deformationelektrischer Doppelschichten, große intrazellulare Strukturen

� ββββ: 0,1 – 10 MHz; Polarisation der Zellmembran und der Organellen

� γγγγ: > 100 MHz; Makromoleküle und Wasser(Wasser gebunden: 100 – 1000 MHzWasser frei: ca. 20 GHz)

Meins 14

Das (statische) Magnetfeld H:

- magnetische Induktion B = µµ0H [T bzw. Vs/m2]

(MF der Erde ca. 50 µT)

- Materialeigenschaft abweichend vom Vakuum:

magnetische Suszeptibilität χχχχ = µ - 1

diamagnetisch: µ < 1; χ < 0

paramagnetisch: µ > 1; χ > 0

ferromagnetisch: µ >>1; χ >>0

- biologische Magnetite in Bakterien, Bienen, Tauben und

Walen

- Anwendungen in Medizin: NMR, ESR, TMS, Reizstrom

Das (statische) Elektrische Feld E:

Glaser 246

Effekte: - Aufrichten von Haaren

- Ladungsübertritt

- Wahrnehmbarkeit ab ca. 10 kV/m

- Elektrorezeptoren

M

mast.wpg

Glaser

(Hochfrequente) Elektromagnetische Felder

Forschungsgemeinschaft Funk

Hochfrequente Elektromagnetische Felder

- Leistungsdichte der abgestrahlten Wellen [W/m²]

- im Körper: Spezifische Absorptionsrate

SAR = σE²/ρ [W/kg]

- Eindringtiefe δ (e-ter Teil) nimmt mit zunehmender

Frequenz ab

- biologische Wirkungen vor allem über Wechselwirkungen

mit geladenen Teilchen / Dipolen (z.B. Wasser)

� Erwärmung

Niederfrequenz

Res

onan

z

Hot

Spo

ts

Obe

rflä

che

Hochfrequenz

Durchschlag

Flimmern

Schock

Mikrowelle

E r w ä r m u n gReizung

10 1 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 -1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

10

1

10

10

10

10

10

10

1

2

3

4

5

6

7

V/m

fHz

S i c h e r e r B e r e i c h

GRENZWERTEFÜR DAUER-EXPOSITION

Ele

ktris

che

Fel

dst

ärke

Quelle: nach LeitgebUniversität Graz

Frequenzabhängige Wirkung elektromagnetischer Felder

M

Forschung zu biologischen Effekten von EMF unterhalb der Grenzwerte seit Jahrzehnten – immer noch widersprüchlich und emotionsgeladen.

Forschungsgebiete:

- Genotoxizität

- Krebspromotion

- Stressproteininduktion

- Blut-Hirn-Schranke

- Hypersensitivität

- neurale Beeinflussung / EEG

- Immunologie

- medizinische Anwendungen

Beispiele Forschungsgebiete:

Risk Evaluation of Potential Environmental Hazards F rom Low Energy Electromagnetic Field Exposure Using Sensitive in vitro Methods

(REFLEX)

GENOTOXIZITÄT

1. Prof. Franz Adlkofer, VERUM Foundation, Munich, Germany; 2. Prof. Rudolf Tauber, Free University of Berlin, Germany; 3. Prof. Hugo W. Ruediger, University of Vienna, Austria; 4. Dr. Anna M. Wobus, Institute for Plant Genetics, Gatersleben, Germany; 5. Dr. Angeles Trillo, INSALUD, Madrid, Spain; 6. Prof. Dariusz Leszczynski, STUK - Radiation and Nuclear Safety Authority, Helsinki, Finland; 7. Prof. H. Albert Kolb, University of Hannover, Germany; 8. Prof. Ferdinando Bersani, University of Bologna, Italy; 9. Dr. Isabelle Lagroye, PIOM Laboratory, Bordeaux, France; 10. Prof. Niels Kuster, Swiss Federal Institute forTechnology, Zurich, Switzerland; 11. Prof. Francesco Clementi, University of Milan, Italy; 12. Dr. Christian Maercker, RZPD, Heidelberg, Germany

Fig.1: Generation of single and double DNA strand breaks (A) and micronuclei (B) in human fibroblasts through intermittent ELF-EMF exposure (50 Hz, 5 min on/10 min off). (A) Exposure time 15 hours; flux density 20 - 1000 µT; alkaline and neutral Comet assay measuring Comet tailfactor %. (B) Number of micronuclei (MN) in 2000binucleated cells; exposure time 24 hours; 1000 µT vs sham (partner 3).

B

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

1micronucleus frequencies /

2000 binuclear cells

exposuresham

Beispiele Forschungsgebiete:

Risk Evaluation of Potential Environmental Hazards F rom Low Energy Electromagnetic Field Exposure Using Sensitive in vitro Methods

(REFLEX)

GENOTOXIZITÄT

Fig.2: Generation of single and double DNA stand breaks (A) and micronuclei (B) in HL60 cells after continuous RF-EMF exposure (1800 MHz, 1.3 W/kg) for 24 hours. (A) Alkaline Comet assay measuring olive tail moment. (B) Number of micronuclei (MN) in 1000 binucleated cells (partner 2). Similar results were obtained with human fibroblasts (partner 3).

B

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Control Sham-exposed RF-exposed

MN

/ 10

00 B

NC

A

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Control Sham-exposed RF-exposed

Oliv

e T

ail M

omen

t

Beispiele Forschungsgebiete:GENOTOXIZITÄT

Effects of microwaves and temperature on Stress Responses in PC72 worms.

DePomerai et al. 2002

14 16 18 20 22 24 26 28 300

1000

2000

3000

4000

5000

6000Shielded controls750 MHz microwaves

Temperature, °°°° C

ββ ββ-ga

lact

ivity

, rel

ativ

e to

15°° °° C

con

trol

s (1

00%

)

Beispiele Forschungsgebiete:

STRESSPROTEINE

Effects of microwaves and temperature on Stress Responses in PC72 worms.

DePomerai et al. 2004

Beispiele Forschungsgebiete:

Sham:exposed runs: absolute B-gal activity

0

100

200

300

400

500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Runs

B-g

al a

ctiv

ity (p

mol

MU

/hr/m

l) Copper ShamExposed

STRESSPROTEINE

Beispiele Forschungsgebiete:

Die „TNO-Studie“ 2003

Dürrenberger 2004

HYPERSENSITIVITÄT

Mechanismen

meins 17

Mechanismen

Zusammenfassung des Wissensstandes durch WHO (Repacholi)NIEDERFREQUENZ:

• Known to induce electric fields and currents in the body• No adverse health effect established below ICNIRP• limits but some research suggests effects below the limits• Gaps in knowledge?• ELF magnetic fields classified as 2B: need to focus• research to see why the epi studies suggest this...• No real support from other studies, so are epi study

results due to selection bias, transients, other mechanisms ?

• Some in vitro studies need replication and extension(eg on DNA)

Zusammenfassung des Wissensstandes durch WHO (Repacholi)HOCHFREQUENZ:

• Current standards based on heating from SARsabove 4 W/kg

• Effects not established and more researchneeded:

• Memory loss• Cancer• Blood pressure changes• Subjective effects (Hypersensitivity)• Blood brain barrier• Altered reaction times

Forschungsvorhaben:

- REFLEX (EU): läuft noch mind. bis 2004; in vitro

Experimente; Nieder- und Hochfrequenz

- Bundesamt für Strahlenschutz: 2002 – 2006;

aus Erlösen der UMTS-Lizenzversteigerung und

Industriegeldern;

hauptsächlich Hochfrequenz; (2x Rostock!)

- Weltgesundheitsorganisation (WHO)

- Forschungsgemeinschaft Funk

- Industrie, Stiftungen, Öffentliche Hand...

Weitere Informationen:www.elektrosmoginfo.de

- private Seite (Ralf Wölfle)www.fgf.de

- Forschungsgemeinschaft Funkwww.hese-project.org

- Zusammenschluß von Bürgerbewegung und „unabhängigen“ Wissenschaftlern

www.mobilfunk-information.de- Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit

www.bfs.de, www.emf-forschungsprogramm.de- Bundesamt für Strahlenschutz

www.who.int/peh-emf- Weltgesundheitsorganisation

www.izmf.de- Mobilfunknetzbetreiber

www.izgmf.de- Bürgerbewegung (rel. objektiv)

www.elektrosmognews.de, www.buergerwelle.de, www.funkenflug1998.de, www.gigaherz.ch

- Bürgerbewegungen