Einführung
Elektromagnetische Wellen
Die Größen Frequenz f und Wellenlänge λ sind über die Lichtgeschwindigkeit
c = λ * f
miteinander verknüpft. Diese drei Parameter stellen die Hauptcharakteristika der elektromagnetischen Welle dar.
Elektromagnetische Felder
Die Felder von 0 Hz bis zum kurzwelligen UV besitzen keine ausreichende Energie, um Moleküle zu dissoziieren oder zu ionisieren und werden deshalb unter der Bezeichnung nichtionisierende Strahlung zusammengefasst. In diesem Bereich liegen die elektromagnetischen Felder mit den in der folgenden Tabelle aufgeführten Frequenzbereichen.
Tabelle 7.7-1. Frequenzbereiche elektromagnetischer Felder
| Elektromagnetische Felder | Frequenz f |
| statische Felder | 0 Hz |
| Niederfrequenz | > 0 Hz bis 30 kHz |
| Hochfrequenz | 30 kHz bis 300 GHz |
Eigenschaften und Wirkungen
Man unterscheidet zwischen diesen Frequenzbereichen, weil sich sowohl die Eigenschaften als auch die Wirkungen und dementsprechend auch die Anwendungen voneinander unterscheiden. Es wird unterteilt in statische oder Gleichfelder (Erdmagnetfeld, Magnetresonanztomograph), niederfrequente Wechselfelder (16 2/3 Hz: Betrieb Bahnanlagen, 50 Hz: Stromversorgung) und hoch- und höchstfrequente Wechselfelder (30 kHz bis 300 GHz: Radio- und Fernsehsender, Mobilfunk-, Radarsysteme). Für medizinische und andere Anwendungen sind insbesondere folgende Frequenzen zugelassen: 27 MHz, 40 MHz, 2,4 GHz.
Wichtige Anwendungen von elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern in der Industrie sind Verfahren wie Trocknen, Schweißen, Vulkanisieren, Garen, Härten.
Feldarten
Es gibt zwei Feldarten: das elektrische und das magnetische Feld. Das elektrische Feld wird durch ruhende Ladungen gleicher oder unterschiedlicher Polarität, das magnetische Feld durch bewegte Ladungen (fließende Ströme) erzeugt. Elektrische und magnetische Felder niedrigerer Frequenzen bis etwa 10 kHz sind an ihre Quelle gebunden und müssen getrennt behandelt werden. Felder mit höheren Frequenzen können sich von der Quelle ablösen und als Wellen im Raum ausbreiten, diese Felder werden als elektromagnetische Felder bezeichnet.
Die folgende Abbildung gibt einen Überblick über Wellenlängen, Frequenzen, Strahlungsarten und Anwendungen elektromagnetischer Felder.
Abbildung 7.7-1. Wellenlängen, Frequenzen und Anwendungen elektromagnetischer Wellen beziehungsweise Felder.
Art der Gefährdungen und deren Wirkungen
Wirkungen elektromagnetischer Felder
Die Wirkung elektrischer, magnetischer und elektromagnetischer Felder (EMF) auf den Menschen ist abhängig vom Frequenzbereich, der Feldstärke und der zeitlichen Änderung der Feldstärke.
Der menschliche Körper ist ein relativ guter Leiter. Niederfrequente elektrische Felder erzeugen durch Influenz Ströme innerhalb des Körpers. Bei Einwirkung niederfrequenter Magnetfelder, die das Körpergewebe ungehindert durchdringen, kann es durch die im Körper induzierten Ströme zu Reizungen von Muskeln und Nerven kommen.
Hochfrequente elektromagnetische Felder werden beim Eindringen in biologische Materie absorbiert, wobei Wärme entsteht. Bei ausreichend hoher Intensität kann es bei lokaler Einwirkung zum Beispiel auf das Auge zu einer Temperaturerhöhung in der Augenlinse kommen und bei langjähriger Einwirkung zur Entstehung eines Grauen Stars beziehungsweise bei längerer Ganzkörpereinwirkung zur Erhöhung der Körperkerntemperatur mit möglichen Schädigungen führen.
Elektromagnetische Verträglichkeit
Ein separates Gebiet ist die elektromagnetische Verträglichkeit von technischen Bauteilen, Geräten, Komponenten oder ganzen Anlagen. Durch Festlegungen von Mindestanforderungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit sollen technische Funktionsstörungen verringert werden.
Herzschrittmacher und andere Körperhilfsmittel
EMF können Herzschrittmacher (HSM) und andere Implantate durch indirekte Wirkungen beeinflussen. Die Schrittmacher-Elektroden-Konfiguration stellt eine Antenne beziehungsweise Induktionsschleife und damit eine Empfangseinrichtung für von außen einwirkende Felder dar, dadurch sind Störungen möglich. Die Folgen einer Funktionsstörung des Implantates reichen von kaum merklichen Unregelmäßigkeiten des Gerätes bis zu Gefährdungen des Implantatträgers (leichter Schwindel, Bewusstseinsverlust, im Extremfall Tod).
Bereiche starker Felder sind mit Warn- beziehungsweise Verbotszeichen zu kennzeichnen, siehe BGV B11 "Elektromagnetische Felder" und Beispiel in BGI 5011 "Beurteilung magnetischer Felder von Widerstandschweißeinrichtungen".
Bei der Herstellung von HSM und anderen Körperhilfsmitteln wird die Möglichkeit indirekter Wirkungen berücksichtigt, deshalb wird eine möglichst hohe Störfestigkeit der Geräte angestrebt.
Die Störmöglichkeit eines Implantates hängt von vielen Faktoren ab, zum Beispiel von Typ und Einstellung des Schrittmachers, von Frequenz und Pulsung oder Modulation des störenden Feldes sowie von den geometrischen Verhältnissen, daher ist die Beurteilung der Arbeitsplatzsituation oft kompliziert. Nach Ermittlung der tatsächlichen Gefährdungssituation kann jedoch der Einsatz des Beschäftigten oftmals weiterhin ermöglicht werden.
Arbeitsschutzmaßnahmen
Eine geschlossene Darstellung aller Schutzmaßnahmen für den gesamten EMF-Bereich ist nicht möglich.
Einsatz sicherer Arbeitsmittel
Voraussetzung für eine sichere Arbeit ist, dass beim Einsatz von Bauteilen, Geräten, Maschinen und Komponenten beziehungsweise Anlagen Gefährdungen durch physikalische Einwirkungen (elektromagnetische Felder) verhindert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass sie die genormten sicherheitstechnischen Eigenschaften beziehungsweise Anforderungen erfüllen.
Abstand, Schutzausrüstungen
Ist eine Einhaltung der Grenzwerte nicht möglich, sind die Abstände zur Quelle zu vergrößern, die Einsatzzeiten zu verkürzen, gegebenenfalls persönliche Schutzausrüstungen (Schutzkleidung, Schutzbrillen) anzuwenden beziehungsweise alternative Arbeitsverfahren anzuwenden.
Die Norm EN 12198-1 "Sicherheit von Maschinen; Bewertung und Verminderung des Risikos der von Maschinen emittierten Strahlung" ergänzt im Teil 1 "Allgemeine Prinzipien" die allgemeinen Anforderungen der EG-Maschinenrichtlinie und enthält unter anderem ein Verfahren zur Bewertung des Risikos, das von der Strahlenemission von Maschinen ausgeht.
Für den Schutz gegen hochfrequente elektromagnetische Felder gilt die DIN 32780-100 "Schutzkleidung" (siehe BGI 844 "Einsatz von Schutzkleidung gegen Einwirkung durch hochfrequente elektromagnetische Felder im Frequenzbereich 80 MHz - 1 GHz".
Kennzeichnung
Kennzeichnung und Zutrittsbeschränkung von Räumen ist bei Feldern mit großen Feldstärken zu fordern.
Beauftragte
Für das sichere Betreiben von Einrichtungen mit Feldern großer Feldstärke sind gegebenenfalls spezielle Beauftragte für die Sicherheit zu bestellen.
Messung
Messungen vor Ort sind in jedem Fall schwierig und verlangen ein umfangreiches Fachwissen und große Erfahrung, deswegen sind sie von Spezialisten durchzuführen. Einige Anwender haben als Auflage ausreichende eigene Messgeräte vorzuhalten und bestimmte Messungen durchzuführen.
Hinweise zur Messstrategie elektromagnetischer Felder sowie ein Messprotokoll können nachfolgend entnommen werden.
Zur Beurteilung der Gefährdung durch EMF sind orientierende Messungen durchzuführen. Nach größeren Reparaturen und/oder Änderungen der Betriebsparameter der Anlage sind die Messungen zu wiederholen. Unter bestimmten Voraussetzungen können die Messungen durch Berechnungen ersetzt werden. Dazu sind Regelungen für elektromagnetische Felder in der DIN EN 50413:2008 enthalten.
Vorschriften, Regelwerk, Literatur
Gesetze, Verordnungen
Berufsgenossenschaftliche Vorschriften
Weitere Regeln der Technik
- BGI 844: Einsatz von Schutzkleidung gegen Einwirkung durch hochfrequente elektromagnetische Felder im Frequenzbereich 80 MHz – 1 GHz
- BGI 5011: Beurteilung magnetischer Felder von Widerstandsschweißeinrichtungen
- BGR B11: Elektromagnetische Felder
- DIN EN 50499:2008 Verfahren für die Beurteilung der Exposition von Arbeitnehmern gegenüber elektromagnetischen Feldern; Deutsche Fassung prEN 50499:20
- DIN EN 50413:2008 Grundnorm zu Mess- und Berechnungsverfahren der Exposition von Personen in elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern (0 Hz bis 300 GHz)
- DIN VDE 0848-1:2000 Sicherheit in elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern. Teil 1: Definition, Mess- und Berechnungsverfahren
- DIN VDE 0848-3-1:2002 Sicherheit in elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern. Teil 3-1: Schutz von Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln im Frequenzbereich 0 Hz bis 300 GHz
- DIN 32780-100:2002-03 Schutzkleidung, Teil 100 : Schutz gegen hochfrequente elektromagnetische Felder im Frequenzbereich 80 MHz bis 1 GHz – Anforderungen und Prüfung
- DIN EN 12198-1:2000 Sicherheit von Maschinen : Bewertung und Verminderung des Risikos der von Maschinen emittierten Strahlung : Allgemeine Leitsätze
Geltendes EU-Recht
Richtlinie 2004/40/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 29. April 2004 über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (elektromagnetische Felder); Achtzehnte Einzelrichtlinie im Sinne des Artikels 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG, Berichtigung der Richtlinie. Amtsblatt der EuropäischenUnion, 1.159, 30.04.2004
Empfehlung des Rates vom 12. Juli 1999 zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Feldern (0 Hz – 300 GHz). Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften, L 199, 30.07.1999
Literatur
[1] Deutsch-Schweizerischer Fachverband für Strahlenschutz e.V.:
Leitfaden "Nichtionisierende Strahlung" – Teil: Elektromagnetische Felder
FS-05-135-AKNIR (2005)
[2] ICNIRP:
Guidelines on limits of exposure to static magnetic fields
Health physics 66 (1994), 1, 100-106
[3] ICNIRP:
Guidelines for limiting of exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz)
Health physics 74 (1998), 4, 494-522
[4]
Empfehlungen zur sicheren Anwendung magnetischer Resonanzverfahren in der medizinischen Diagnostik - Empfehlung der Strahlenschutzkommission
Berichte der Strahlenschutzkommission, Heft 36 (2003)
Internet-Links
Textbausteine für Prüflisten und Formblätter
Prüffragen
- Werden die Geräte, die EMF erzeugen, regelmäßig sicherheitstechnisch überprüft?
- Gibt es Arbeitsanweisungen für Tätigkeiten mit Geräten oder Stoffen, die EMF erzeugen?
- Gibt es ausreichende Schutzmaßnahmen zum Schutz vor elektromagnetischen Feldern zum Beispiel an Arbeitsplätzen mit Schweißeinrichtungen oder im Nahbereich von Sendern für Rundfunk, Fernsehen oder Mobilfunk?
- Wurde geprüft, ob die Einwirkzeit der Strahlung verringert werden kann?
Gefährdungen/Mängel
- Funkwellen
- Gerät nicht sicherheitstechnisch überprüft
- Anweisungen zur sicheren Ausführung der Tätigkeiten fehlen
- Schutzmaßnahmen entsprechen nicht der Betriebsanweisung/Arbeitsanweisung
- Ausführung der Tätigkeit entspricht nicht der Betriebsanweisung/Arbeitsanweisung
Maßnahmen
- Gerät sicherheitstechnisch überprüfen
- Arbeitsanweisung erstellen
- Einwirkungszeit der EMF verringern, Abstand vergrößern
- Gefahrenbereich kennzeichnen
- über Betriebsanweisung und Arbeitsanweisung unterweisen
Was ist eine Gefährdungsbeurteilung?
