Sobald elektromagnetische Felder in biologisches Gewebe eindringen, erfolgt die Umwandlung der Energie durch Polarisationseffekte, den Einfluss der Orientierung permanenter Dipole (z.B. Wassermolekül), Schwingungs- und Rotationsbewegungen innerhalb von Molekülen oder die Verschiebung freier Ladungsträger. Bei all diesen Vorgängen entsteht Wärme im Gewebe. Aufgrund thermischer Effekte im Hochfrequenzbereich besteht zum Zweck des Personenschutzes kein Zweifel, dass dieser Energieeintrag weit unter der Wirkschwelle begrenzt werden muss.
Daher wurde als Basisgröße für die Beurteilung der Wirkung von hochfrequenten elektromagnetischen Felder jene Energie verwendet, die pro Zeiteinheit im Gewebe absorbiert wird. Die spezifische Absorptionsrate (SAR) wird somit in Watt pro Kilogramm (W/kg) angegeben. Die SAR gibt an, in welchem Ausmaß die Sendeleistung einer Funkanlage (darunter fallen auch Handys oder Mobilfunkanlagen) vom Körper aufgenommen wird.
Aus dosimetrischen Berechnungen und Versuchen weiß man, dass unter Normalbedingungen eine Ganzkörper-SAR von 1 – 4 W/kg zu einer durchschnittlichen Temperaturerhöhung von weniger als 1°C führt. Von dieser Wirkschwelle ausgehend hat man unter Einbeziehung eines Sicherheitsfaktors von 10 den Basisgrenzwert für Ganzkörperexposition (SAR gemittelt über den gesamten Körper) für berufliche Exposition mit 0,4W/kg festgesetzt, was einen großen Sicherheitsspielraum für andere einschränkende Bedingungen, wie hohe Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit oder körperliche Aktivität, ergibt.
Unterschiedliche Grenzwerte für unterschiedliche Gruppen
Generell sind die Gruppen „Allgemeinbevölkerung“ und „Beruflich Exponierte“ zu unterscheiden.
Bei der Allgemeinbevölkerung wird von einem 24-stündigen Aufenthalt und sensiblen Personen (ältere, Kranke, Schwangere, Kinder, usw.) ausgegangen, bei beruflich Exponierten wird von Arbeitsfähigkeit und einer kurzzeitigen Exposition für max. einen Arbeitstag ausgegangen. Für die beiden Gruppen kommen unterschiedliche Grenzwerthöhen zur Anwendung.
- Bei beruflicher Exposition kann davon ausgegangen werden, dass die betroffenen Personen im erwerbsfähigem Alter und gesund sind. Zusätzlich muss auch jeder Arbeitnehmer über die Gefahren, welcher er bei seiner beruflichen Tätigkeit ausgesetzt sein kann, unterrichtet sein.
- Die Allgemeinbevölkerung besteht aus Personen aller Altersstufen und unterschiedlichem Gesundheitszustand, deshalb wurde ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor von 5 (d.h. insgesamt ein Faktor 50) eingeführt. Somit ist mit einem Basisgrenzwert von 0.08 /kg für die Ganzkörperexposition (SAR = Spezifische Absorptionsrate) sichergestellt, dass es auch für Ältere, Kranke oder Kinder nicht zu einer gesundheitlich beeinträchtigenden Temperaturerhöhung kommen kann.
Die Herleitung der Grenzwerte
Die SAR kann direkt nur mit großem Aufwand gemessen oder simuliert werden. Die direkte Bestimmung der SAR reduziert sich daher auf Phantommessungen im Labor (Messung des Temperaturanstiegs oder elektrische Feldstärkemessung in künstlichem Gewebe von Körperphantomen) oder aufwändigen Simulationen. Aus derartigen Untersuchungen wurden Feldstärkewerte und Leistungsflussdichten für den freien Raum abgeleitet – die „Referenzwerte“. Die Einhaltung dieser Referenzwerte bedeutet auch unter ungünstigsten Bedingungen immer die Einhaltung des entsprechenden Basisgrenzwertes.
Die abgeleiteten Werte („Referenzwerte“) sind als elektrische Feldstärke E [V/m] beziehungsweise als Leistungsflussdichte S [W/m²] angegeben. Bei hohen Frequenzen wie z.B. für Mobilfunk-Basisstationen und unter Fernfeldbedingungen genügt damit die Messung der elektrischen Feldstärke.
Die Absorption von hochfrequenten Felder im Körper ist aber stark frequenzabhängig. Die Eindringtiefe wird mit steigender Frequenz kleiner. Daher sind die Referenzwerte frequenzabhängig festgelegt, wie dies in der Tabelle für den geltenden international empfohlenen ICNIRP-Grenzwert (Weltgesundheitsorganisation WHO) und der Österreich im Rechtsrahmen verbindlich anzuwendenden OVE-Richtlinie R 23-1:2017-04-01 zu sehen ist.
| Frequenzbereich | Referenzwert (S) | System |
| 700 MHz | 3,5 Watt/m² | 5G |
| 800 MHz | 4 Watt/m² | LTE |
| 900 MHz | 4,5 Watt/m² | GSM 900 |
| 1800 MHz | 9 Watt/m² | GSM 1800 |
| 2000 MHz | 10 Watt/m² | UMTS |
| 2600 MHz | 10 Watt/m² | LTE |
| 3500 MHz | 10 Watt/m² | 5G |
In der Praxis liegen die Immissionen der Mobilfunkstationen üblicherweise um den Faktor 100 bis Faktor 1.000 unter den Grenzwerten.
Werden nur Teile des Körpers exponiert, oder müssen starke Inhomogenitäten – z.B. im Nahbereich von Antennen (d.h. direkt VOR der Antenne beispielsweise bei beruflich exponierten Personen) – berücksichtigt werden, so ist die Verwendung lokaler oder Teilkörper-SAR-Werte notwendig. Daraus ergibt sich der SAR-Wert für Handys von 2 W/kg. Dieser wird über beliebige 10 g Körpergewebe gemittelt und nicht über den gesamten Körper wie der Ganzkörper-SAR-Wert.
Sowohl die angegebenen Basisgrenzwerte als auch Referenzwerte sind in Österreich durch die OVE-Richtlinie R 23-1:2017-04-01 verbindlich für hochfrequente elektromagnetische Felder anzuwenden!
DIE GRENZWERTE DECKEN AUCH DEN ATHERMISCHEN BEREICH AB
Die WHO hält dazu eindeutig fest:
„A number of national and international organizations have formulated guidelines establishing limits for occupational and residential EMF exposure. The exposure limits for EMF fields developed by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) – a non-governmental organization formally recognised by WHO, were developed following reviews of all the peer-reviewed scientific literature, including thermal and non-thermal effects. The standards are based on evaluations of biological effects that have been established to have health consequences. The main conclusion from the WHO reviews is that EMF exposures below the limits recommended in the ICNIRP international guidelines do not appear to have any known consequence on health.” [http://www.who.int/peh-emf/standards/en/]
Dies bedeutet klar, dass die Grenzwerte der WHO die sogenannten „nichtthermischen“ (bzw. alle anderen als „thermischen“) Effekte mitberücksichtigen. Thermische Effekte treten durch Gewebeerwärmung auf – dies ist bisher der einzige mit einem Wirkmechanismus belegten und reproduzierbaren Effekt von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern.