Thema

Bestimmung der Exposition der allgemeinen Bevölkerung durch neue Mobilfunktechniken

Beginn

01.08.2011

Ende

31.10.2012

Projektleitung

IMST GmbH, Kamp-Lintfort

Zielsetzung

Der fortschreitende Ausbau der Infrastruktur für die funkgestützte Telekommunikation in Deutschland (z.B. 3.x/4G (LTE), digitaler BOS-Funk) und Fragen nach dessen Bedeutung für die Exposition der allgemeinen Bevölkerung sind Anlass für die Durchführung dieses Forschungsvorhabens. Ziel der Untersuchungen ist, die Datenlage zur Exposition der allgemeinen Bevölkerung gegenüber hochfrequenten elektromagnetischen Feldern um Informationen über die Beiträge neuer Funkdienste zu ergänzen und insgesamt weiter zu verbessern. Dabei stehen die Sender der Infrastruktur im Vordergrund; Expositionen durch Endgeräte werden exemplarisch untersucht werden. Neue Versorgungskonzepte z.B. durch Femtozellen und technische Weiterentwicklungen wie MIMO sollen behandelt werden und Vergleiche mit etablierten Mobilfunkdiensten sind vorgesehen. Von den Ergebnissen des Vorhabens soll abgeleitet werden, wie sich die tatsächliche Exposition der allgemeinen Bevölkerung in Deutschland durch den weiteren Ausbau der Telekommunikationsinfrastruktur ändert.

Zwischenbericht

Der Zwischenbericht (3 MB) enthält eine aktuelle Aufarbeitung von Wissenschaft und Technik basierend u. a. auf einer Literaturrecherche.

Ergebnisse

- LTE-Standorte: Die in der Umgebung von Standorten mit LTE-Basisstationen (LTE-Standorte) gemessenen und auf definierte Anlagenzustände (maximale Anlagenauslastungen) hochgerechneten LTE-Immissionen betrugen zwischen 0,002 und 7,28% der Feldstärkegrenzwerte. Die Grenzwerte sind in der 26. Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz (26. BImSchV) festgelegt. Der Medianwert betrug 0,70%. Die Momentanwertimmissionen lagen um Faktoren von 3,1 bis 17,2 unter den auf maximale Anlagenauslastungen bezogenen Werten. Ein Teil der Messorte wurde anhand definierter Kriterien systematisch festgelegt (102 Messpunkte). Die Koordinaten der übrigen Messorte wurden zufällig ausgewählt (75 Messpunkte).

- TETRA-BOS-Standorte: Die in der Umgebung von Standorten mit TETRA-BOS-Basisstationen (TETRA-BOS-Standorte) gemessenen und auf einen definierten Anlagezustand (maximale Anlageauslastung) hochgerechneten TETRA-BOS-Immissionen betrugen zwischen 0,03 und 4,63% der Feldstärkegrenzwerte. Der Medianwert betrug 0,46%. Die Momentanwertimmissionen lagen um Faktoren von 2,1 bis 4,4 unter den auf maximale Anlageauslastung bezogenen Werten. Ein Teil der Messorte wurde anhand definierter Kriterien systematisch festgelegt (40 Messpunkte). Die Koordinaten der übrigen Messorte wurden zufällig ausgewählt (40 Messpunkte).

- Vergleich mit anderen Mobilfunktechniken: An allen untersuchten LTE- und an einigen der TETRA-BOS-Standorten waren auch GSM- und UMTS-Mobilfunksendeanlagen installiert. Die von diesen Anlagen ausgehenden Immissionen wurden zusätzlich messtechnisch erfasst. Ergänzende Immissionsdaten für GSM und UMTS liegen aus vorangegangenen DMF-Forschungsvorhaben vor, zum Beispiel aus dem Forschungsvorhaben"Bestimmung der realen Feldverteilung von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern in der Umgebung von UMTS-Sendeanlagen". Sowohl Größenordnung als auch örtliche Verteilungsmuster der LTE- und TETRA-BOS-Immissionen haben sich als vergleichbar mit den entsprechenden Daten für GSM und UMTS herausgestellt. Die Ertüchtigung der untersuchten Standorte mit LTE führte im Mittel zu einem Anstieg der Immissionen um 37%, die Ertüchtigung mit TETRA-BOS zu einem Anstieg um 47%. Für TETRA-BOS-Standorte in Städten wurden höhere Zuwächse festgestellt als für Standorte in ländlichen Gebieten, was unter anderem auf die in Städten größere Zahl installierter TETRA-BOS-Funkkanäle zurückgeführt wird.

- Einfluss auf die Gesamtexposition: An mehreren Messpunkten wurde zusätzlich zur LTE- oder TETRA-BOS-Immission auch die gesamte Hochfrequenzimmission im Frequenzbereich von 100 kHz bis 3 GHz bestimmt. Danach trugen die LTE-Immissionen im Mittel 22% und die TETRA-BOS-Immissionen 30% zu der Gesamtexposition bei. Die Prozentwerte sind jeweils auf die Immissionsgröße Leistungsflussdichte bezogen. Die Angaben sind vor allem für die unmittelbare Umgebung der untersuchten Anlagen repräsentativ und sollten nicht als eine flächen- oder bevölkerungsgemittelte Immissionszunahme interpretiert werden.

- Digitale Dividende: Die Umwidmung vormals für die terrestrische Ausstrahlung von Hörfunk- und Fernsehprogrammen reservierter Bereiche des Funkspektrums für Mobilfunkanwendungen ("Digitale Dividende") kann in dem betroffenen Frequenzbereich zu leicht erhöhten Immissionen führen: Im Mittel ergab sich bei angenommener Vollauslastung der Mobilfunksender ein Anstieg der Immissionen von etwa 1,4 dB (entspricht ungefähr 40% bezogen auf die Leistungsflussdichte). Besonders bei geringer Auslastung der Mobilfunkzellen zu Zeiten mit niedrigem Datenverkehrsaufkommen kann sich aber auch eine Verringerung der Immissionen bezogen auf den Zustand vor der Umwidmung ergeben.

- LTE-Endgeräte: In einem an die elektrischen Eigenschaften des menschlichen Körpers angepassten Messphantom wurden SAR-Werte gemessen. Ziel war die exemplarische (siehe Abschnitt Zielsetzung) Bestimmung der Expositionen, die sich bei Betrieb eines LTE-Surfsticks (25 mm Abstand zwischen Surfstick und Messphantom) und eines LTE-Routers (kein Abstand zum Messphantom) ergeben. Mit 0,28 bzw. 0,75 W/kg lagen die Messergebnisse unterhalb des zum Schutz der Gesundheit empfohlenen Höchstwerts (2 W/kg). Die zum Vergleich mit den Werten für LTE in den Betriebsarten GSM-900 (GPRS-900), GSM-1800 (GPRS-1800) und UMTS (WCDMA) am Surfstick gemessenen Werte betrugen maximal 0,27 W/kg und waren somit von vergleichbarer Größenordnung wie in der LTE-Betriebsart. Durch WLAN können bei dem LTE-Router zusätzliche Expositionen entstehen.

- Ortsfeste Langzeitmessungen über 24 Stunden in der Umgebung je eines ländlichen LTE-800-Standorts (Sendefrequenzen im Bereich von 800 MHz) und eines städtischen LTE-1800-Standorts (Sendefrequenzen im Bereich von 1800 MHz) zeigten nur am LTE-800-Standort signifikante Immissionsschwankungen, die verkehrsabhängigen Änderungen der Anlagenauslastung zugeschrieben werden können. Die Anlage an dem untersuchten städtischen Standort war in dem begutachteten 24-Stunden-Zeitraum offenbar noch weitgehend ohne Datenverkehrsaufkommen. Die auslastungsabhängigen Immissionsschwankungen in der Umgebung der LTE-800-Anlage betrugen etwa 10 dB (entspricht Faktor 10 bezogen auf die Leistungsflussdichte). Die höchsten Immissionswerte wurden gegen 21 Uhr, die niedrigsten gegen 5 Uhr gemessen.

- Ortsfeste Langzeitmessungen über 24 Stunden in der Umgebung je eines ländlichen und eines städtischen TETRA-BOS-Standorts zeigten einen zeitlich nahezu konstanten Immissionsverlauf, der im Wesentlichen durch den zeitkonstanten Signalisierungsträger verursacht wird. Der Signalisierungsträger erzeugt eine permanente Immission, wohingegen bei den bisher betriebenen analogen BOS-Funkanlagen immer dann eine Immission hervorgerufen wird, wenn ein (Sprach-)Signal übertragen wird.

- "Femtozellen" sollen die Mobilfunkversorgung in Gebäuden verbessern und Kapazitätsengpässe in den Mobilfunknetzen vermeiden helfen. Die räumliche Ausdehnung der Versorgungsbereiche von Femtozellen ist gegenüber den aus der GSM-Technik bekannten Pikozellen weiter reduziert. Typischerweise sind die Versorgungsbereiche von Femtozellen auf einen oder wenige Räume innerhalb eines Gebäudes, also beispielsweise auf den privaten Wohnbereich, kleine Büros oder Geschäfte beschränkt. In vier UMTS-Femtozellen wurden Immissionsuntersuchungen durchgeführt. Dabei wurden nur geringe Unterschiede zu den Immissionen festgestellt, die von den im Umfeld ebenfalls betriebenen WLAN- und DECT-Systemen ausgingen. Das Größenverhältnis der Immissionsbeiträge von Femtozellen und externen Quellen (z.B. Mobilfunksendeanlagen von Makrozellen) ist vor allem davon abhängig, ob bzw. wo im näheren Umfeld eines zu bewertenden Messorts solche Quellen vorhanden sind.

Der vollständige Abschlussbericht ist im Digitalen Online Repositorium und Informations-System DORIS veröffentlicht.

Fazit

Mit den Basisstationen der neuen Mobilfunktechniken LTE und TETRA-BOS ist eine Immissionszunahme verbunden. Die Gesamtimmission durch ortsfeste Mobilfunksendeanlagen bewegt sich in den für die Bevölkerung zugänglichen Bereichen aber auch im näheren Umfeld von Basisstationsstandorten nach wie vor auf niedrigem Niveau und hat an keinem der untersuchten Messpunkte die Grenzwerte der 26. BImSchV erreicht. Bei Einhaltung der Grenzwerte ist nach aktuellem wissenschaftlichem Kenntnisstand nicht mit nachteiligen Gesundheitswirkungen zu rechnen. Auch weiterhin wird die Exposition gegenüber hochfrequenten elektromagnetischen Feldern hauptsächlich durch körpernah betriebene Sender (Handy, Smartphone) bestimmt.