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Strahlenschutz-Studie: Untersuchte E‑Autos halten zum Schutz der Gesundheit empfohlene Höchstwerte ein

Strahlenschutz-Studie: Untersuchte E‑Autos halten zum Schutz der Gesundheit empfohlene Höchstwerte ein Umfangreiche Magnetfeld -Messungen in und an elektrischen Pkw und Krafträdern Ausgabejahr 2025 Datum 09.04.2025 Quelle: Halfpoint/stock.adobe.com In einer Strahlenschutz -Studie haben alle untersuchten Elektroautos die Empfehlungen zum Schutz vor gesundheitlichen Auswirkungen von Magnetfeldern eingehalten. Außerdem ist man in reinen Elektroautos nicht prinzipiell stärkeren Magnetfeldern ausgesetzt als in Fahrzeugen mit konventionellem oder hybridem Antrieb. Das zeigen aufwendige Messungen und Computersimulationen im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) und des Bundesumweltministeriums ( BMUV ). Unabhängig von der Antriebsart unterschritten alle untersuchten Fahrzeuge die zum Schutz der Gesundheit empfohlenen Höchstwerte. Diese Höchstwerte begrenzen die elektrischen Ströme und Felder, die von Magnetfeldern im menschlichen Körper verursacht werden können, auf ein unschädliches Maß. Für die Untersuchung wurden die Magnetfelder an den Sitzplätzen von vierzehn verschiedenen Pkw-Modellen der Baujahre 2019 bis 2021 in unterschiedlichen Betriebszuständen gemessen und bewertet. "Zwar wurden in einigen Fällen – lokal und zeitlich begrenzt – vergleichsweise starke Magnetfelder festgestellt. Die empfohlenen Höchstwerte für im Körper hervorgerufene Felder wurden in den untersuchten Szenarien aber eingehalten, sodass nach aktuellem wissenschaftlichem Kenntnisstand keine gesundheitlich relevanten Wirkungen zu erwarten sind" , unterstreicht BfS -Präsidentin Inge Paulini. "Die Studienergebnisse sind eine gute Nachricht für Verbraucherinnen und Verbraucher, die bereits ein Elektroauto fahren oder über einen Umstieg nachdenken." Die Studie wurde von einem Projektteam aus Mitarbeitenden der Seibersdorf Labor GmbH , des Forschungszentrums für Elektromagnetische Umweltverträglichkeit (femu) der Uniklinik RWTH Aachen und des Technik Zentrums des ADAC e.V. durchgeführt. Fahrzeughersteller waren an der Untersuchung nicht beteiligt. Magnetfelder treten in allen Kraftfahrzeugen auf Magnetfeldquellen nur in Elektroautos und Hybriden Magnetfelder entstehen, wenn elektrische Ströme fließen. In modernen Kraftfahrzeugen gibt es daher viele Quellen magnetischer Felder. Dazu gehören zum Beispiel Klimaanlagen, Lüfter, elektrische Fensterheber oder Sitzheizungen. Bei Elektrofahrzeugen kommen vor allem eine größere und leistungsstärkere Batterie, die Hochvoltverkabelung und der Inverter (Wechselrichter) für den Antriebsstrom sowie der elektrische Antrieb selbst hinzu. Die Untersuchung nahm alle in den Autos auftretenden Magnetfelder in den Blick und ordnete sie – wo möglich – der jeweiligen Ursache zu. Höchste Werte meist im Fußbereich Hartschaum-Dummy mit zehn Messsonden im Fond eines Elektroautos Die Auswertung der Messungen und Simulationen zeigte, dass die empfohlenen Höchstwerte für im Körper hervorgerufene Felder in allen erfassten Szenarien eingehalten wurden. Im Detail ergab sich allerdings ein differenziertes Bild: Die gemessenen Magnetfeldwerte variierten zwischen den untersuchten Fahrzeugen, räumlich innerhalb der einzelnen Fahrzeuge sowie abhängig vom Betriebszustand deutlich. So traten die stärksten Magnetfelder in erster Linie im Fußbereich vor den Sitzen auf, während die Magnetfelder im Kopf- und Rumpfbereich meist niedrig waren. Motorleistung ist kein Indikator für Magnetfeldstärke Zwischen der Motorisierung und den Magnetfeldern im Innenraum der Elektrofahrzeuge zeigte sich kein eindeutiger Zusammenhang. Größeren Einfluss als die Leistungsstärke des Motors hatte die Fahrweise. Bei einer sportlichen Fahrweise mit starken Beschleunigungs- und Bremsvorgängen waren kurzzeitig deutlich stärkere Magnetfelder zu verzeichnen als bei einem moderaten Fahrstil. Kurzzeitige Spitzenwerte von unter einer Sekunde Dauer traten unter anderem beim Betätigen des Bremspedals, beim automatischen Zuschalten von Motorkomponenten wie auch – unabhängig von der Antriebsart – beim Einschalten der Fahrzeuge auf. Der höchste lokale Einzelwert wurde beim Einschalten eines Hybridfahrzeugs ermittelt. Spitzenwerte senken BfS-Präsidentin Dr. Inge Paulini Quelle: Holger Kohl/ Bildkraftwerk "Die großen Unterschiede zwischen den Fahrzeugmodellen zeigen, dass Magnetfelder in Elektroautos nicht übermäßig stark und auch nicht stärker ausgeprägt sein müssen als in herkömmlichen Pkw" , sagt Paulini. "Die Hersteller haben es in der Hand, mit einem intelligenten Fahrzeugdesign lokale Spitzenwerte zu senken und Durchschnittswerte niedrig zu halten. Je besser es zum Beispiel gelingt, starke Magnetfeld-Quellen mit Abstand von den Fahrzeuginsassen zu verbauen, desto niedriger sind die Felder, denen die Insassen bei den verschiedenen Fahrzuständen ausgesetzt sind. Solche technischen Möglichkeiten sollten bei der Entwicklung von Fahrzeugen von Anfang an mitgedacht werden." Über die Studie Die Studie stellt nach Kenntnisstand des BfS die bislang umfangreichste und detaillierteste Untersuchung zum Auftreten von Magnetfeldern in Elektrofahrzeugen dar. Die erhobenen Daten beruhen auf systematischen Feldstärkemessungen in aktuellen, für den deutschen Straßenverkehr zugelassenen Fahrzeugmodellen auf Rollenprüfständen, auf einer abgesperrten Test- und Versuchsstrecke und im realen Straßenverkehr. Insgesamt wurden elf rein elektrisch angetriebene Pkw, zwei Hybridfahrzeuge sowie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor untersucht. Mit einem E-Roller, zwei Leichtkrafträdern und einem Elektro-Motorrad wurden erstmals auch elektrische Zweiräder berücksichtigt. Ähnlich wie bei den Pkw traten die stärksten Magnetfelder im Bereich der Füße und der Unterschenkel auf. Die zum Schutz der Gesundheit empfohlenen Höchstwerte für im Körper hervorgerufene Felder wurden in allen untersuchten Szenarien eingehalten. Folglich ist das Auftreten nachgewiesenermaßen gesundheitsrelevanter Feldwirkungen in den untersuchten Fahrzeugen als insgesamt sehr unwahrscheinlich einzuschätzen. Messverfahren Durch die Anwendung ausgefeilter Messtechnik ließen sich in der Studie auch kurzzeitige Magnetfeld -Spitzen von unter 0,2 Sekunden Dauer zuverlässig erfassen und bewerten. Die aktuell gültigen Messvorschriften lassen solche kurzzeitigen Schwankungen, die bei der Aktivierung von elektrischen Fahrzeugkomponenten auftreten können, außer Acht. Die Untersuchung zeigte jedoch, dass sie in relevantem Umfang vorkommen. Eine entsprechende Erweiterung der Messnormen erscheint aus Sicht des BfS deshalb geboten. Der Studienbericht "Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität. Ergebnisbericht – Teil 1" ist im Digitalen Online Repositorium und Informations-System DORIS unter der URN https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:0221-2025031250843 abrufbar. Weitere Informationen über den Strahlenschutz bei der Elektromobilität gibt es unter https://www.bfs.de/e-mobilitaet . Stand: 09.04.2025

Untersuchung von organischer Bodensubstanz und Bodengasen mit laserspektroskopischer in-situ Meßtechnik

In dem geplanten Vorhaben werden vorrangig drei Ziele verfolgt: 1. Aufbau und Inbetriebnahme einer Anlage zur Untersuchung von Böden mit einem laserspektroskopischen Meßsystem zur optischen Charakterisierung der organischen Bodensubstanz und zur isotopenselektiven Bodengas-Bestimmung mit durch stimmbaren Diodenlasern im Nahinfrarot Spektralbereich. 2. Untersuchung der Humus-Eigenschaften und dem Einfluß variierender CO2-Konzentrationen in der Bodenluft. Dazu werden CO2-Inkubationsexperimente in einer Bodenkammer durchgeführt und die Humus-Stabilität unter Berücksichtigung chemischer, mikrobiologischer und pflanzlicher Gegebenheiten untersucht. 3. Im Rahmen interdisziplinärer Kooperationsvorhaben mit Arbeitsgruppen innerhalb und außerhalb des Schwerpunktprogramms werden Bodenproben untersucht, die z.B. aus Freilandexperimenten mit erhöhten atmosphärischen CO2-Konzentrationen stammen. Der Humus/Bodengas-Monitor als leistungsfähiges Meßsystem zur Humus-Charakterisierung wird in das Schwerpunktprogramm eingebracht, weiterentwickelt und auch anderen Arbeitsgruppen für Labor- und Freilandexperimente zur Verfügung gestellt.

Multi Element- und Isotopenanalyse geochemischer/klimatologischer Archive

Die zeitliche und räumliche Rekonstruktion der Intensitätsschwankungen der Klimaphänomene mit Fernwirkung wie die El Nino/La Nina-Ereignisse, der Nordatlantischen Oszillation und des Monsun-Phänomens, die einen nachhaltigen Einfluss auf das globale Klima/Wettergeschehen haben, sind von großem sozio-ökonomischen Interesse. Jedoch sind die Intensitätsschwankungen bisher weder zeitlich noch räumlich ausreichend erfasst, um eindeutige Aussagen über die Bedeutung dieser Phänomene für die Vergangenheit und die Zukunft des globalen Klimageschehens zu machen. Die Ursache ist u.a. darin zu suchen, dass die notwendigen 'Proxie-Daten' zur zeitlichen und räumlichen Charakterisierung dieser Phänomene weder simultan noch in ausreichender zeitlicher und räumlicher Dichte aufgenommen werden konnten. Die neueren instrumentell-analytischen Fortschritte in der Massenspektrometrie durch die Kombination von Thermionenmassenspektrometrie (TIMS) mit der ICPMS-Technik erlaubt nun die simultane und präzise Messung von Element- und Isotopenverhältnissen bei hohem Probendurchsatz. Hinzu kommt, dass jetzt Element- und Isotopenverhältnisse gemessen werden können, die sich bisher nur mit hohem analytischem Aufwand oder gar nicht haben bestimmen lassen. Mit Hilfe dieser neuen Technik wollen wir räumlich hochaufgelöste Zeitreihen simultan gemessener 'Proxies' für den westlichen und östlichen Indischen Ozean aufnehmen, um die Perioden und Intensitätsschwankungen der großen klimatischen Phänomene mit Fernwirkung zu studieren und zu vergleichen.

Solare UV-B Messung im Zusammenhang mit biologischen Reaktionen und atmosphaerischem Ozon

Die erythemwirksamen Dosen der solaren UV-Strahlen werden in Abhaengigkeit von atmosphaerischen Parametern an der Hochoalpinen Forschungsstation Jungfraujoch, Schweiz, 3576 m NN und in Innsbruck, 577 m NN, gemessen.

UWEDAT: System zur Erfassung meteorologischer, hydrologischer und umweltbezogener Daten

UWEDAT besteht aus autarken, modularen Stationsrechnern mit je einem Bedienrechner, die in ortsfeste oder mobile Messstationen (transportable Container oder Messwagen) eingebaut und mit der gewuenschten Sensorik ausgestattet sind sowie einer Messnetzzentrale. Die Komponenten des Messsystems UWEDAT eignen sich besonders fuer den Aufbau von teil- und vollautomatischen Messnetzen zur grossflaechigen Erfassung von Luftschadstoffen. Die Vernetzung mit gleichartigen oder aehnlichen Systemen fuer einen ueberregionalen Datenaustausch ist ein wesentlicher Bestandteil des Anlagenkonzeptes. Die an die jeweilige Aufgabenstellung angepasste Sensorik sorgt fuer die genaue Erfassung der Messdaten. Bei Geraeten mit Analog-Ausgabe bestimmt der ADC des intelligenten Messgeraete-Interface die Genauigkeit der Messwertumsetzung in digitale Signale. Die Stationsrechner uebernehmen die von den Sensoren erfassten Daten ueber genormte oder speziell definierte Schnittstellen, verarbeiten und bewerten die eingelangten Rohdaten und bereiten sie fuer die Uebertragung an die Messnetzzentrale auf. Der Messnetzzentrale obliegt die Auswertung und Visualisierung der Daten, Messnetzverwaltung und -ueberwachung, Ausgabe, Sicherung und Archivierung der Daten und die Erstellung von Berichten.

Kontinuierliche Biotestverfahren

Der Algen-, Leuchtbakterien- sowie BSB-Test sind Testverfahren, die Reaktionen von Mikroorganismen auf Umweltveraenderungen quantitativ erfassen. Diese Messverfahren sind in Rechtsvorschriften festgelegt. Die Erweiterung auf kontinuierliche, auch prozessbegleitende Messverfahren setzt Aenderungen in den apparativen Ausfuehrungen voraus, die hier weiter optimiert bzw. den Erfordemissen des Labors fuer Bioverfahrenstechnik angepasst werden. Mit dem modifizierten Algentest ToxAlarm der Firma LAR zur Bestimmung der Guetequalitaet von Gewaessern wird die Toxitaet verschiedener Herbizide, Insektizide und Metallverbindungen mit guter Reproduzierbarkeit bestimmt. Eine eigene kontinuierlich arbeitende Biofloureszenzmesseinrichtung kommt zur Toxitaetspruefung von Tensiden fuer die situ-Bodensanierung zum Einsatz. BSB on line Messungen mit dem Biomonitor von LAR dienen vor allem der Prozesskontrolle bei der aeroben Abwasserreinigung. Die Zeitverzoegerung der Messwerte betraegt etwa sieben Minuten. Eine fuenftaegige Inkubationsphase ist nicht mehr erforderlich. Die erhaltenen Werte dienen als Mass fuer die Belastung der Klaeranlage und koennen sofort beruecksichtigt werden. Es gelingt, die Reproduzierbarkeit der Messwerte zu verbessern.

Labor-und Praxisuntersuchungen des Aufschüsselns und Aufwölbens ein- und zweischichtiger Betonfahrbahndecken mit Recyclingzuschlag

Das Aufschüsseln bzw. Aufwölben ein- und zweischichtiger Betonfahrbahndecken soll im Labor überwiegend an 3,0 m langen einseitig eingespannten Betonbalken (freie Kraglänge 2,5 m) untersucht werden. Die Laboruntersuchungen sollen durch Verformungsmessungen mit einem Lasermessgerät in-situ an ein- und zweischichtigen Betonfahrbahndecken überprüft werden. Insbesondere sollen auch jahres- und tageszeitlich sowie witterungsbedingte Schwankungen (Feuchte bzw. Temperatureinfluss) der Verformungen mit erfasst werden. Mit Originalausgangsstoffen der jeweiligen Versuchsstrecken werden Laborprobekörper hergestellt. Der Einfluss des Feuchtezustands von RC-Betonzuschlag beim Einbau (kernfeucht bzw. trocken) auf das Aufschüsseln (Aufwölben) wird an ein- und zweischichtigen Betonbalken untersucht. Die Betonbalken werden an der Unterseite befeuchtet (schlechte Entwässerung) bzw. abgedichtet (gute Entwässerung). An der Oberseite können sie bei unterschiedlichen Luftfeuchten austrocknen und werden zyklisch wiederbefeuchtet, um den Einfluss von Niederschlägen zu erfassen.

Korrektur des Temperaturtrends meteorologischer Landstationen nach bereits erfolgter Homogenisierung

Verlegungen von Klimastationen und Änderungen in der Beobachtungstechnik rufen Inhomogenitäten in den Temperaturzeitreihen hervor. Es gibt Hinweise darauf, dass solche Sprünge im Mittel negativ sind und somit einen negativen künstlichen Trend in die Daten einfügen. Darum werden standardmäßig Homogenisierungsverfahren angewendet, die diese künstlichen Anteile des Trends beseitigen sollen. Eine vollständige Korrektur ist allerdings aus prinzipiellen Gründen unmöglich, genau wie bei Regressionsverfahren, durch die auch nur ein bestimmter Anteil der Varianz erklärt werden kann. Vor allem bei niedrigen Signal-Rausch-Verhältnissen (SRV), wenn das Rauschen groß gegenüber der durch die Inhomogenitäten erzeugten Varianz ist, wird die tatsächlich notwendige Trendkorrektur bei weitem nicht erreicht. Niedrige SRV herrschen insbesondere in stationsarmen Gebieten der Welt, wo Vergleichsstationen weit entfernt sind. Bei der Berechnung globaler Mittelwerte erhalten aber gerade solche Stationen ein großes Gewicht, da sie weite Gebiete repräsentieren müssen. Wir nehmen daher an, dass der globale Temperaturtrend, auch wenn er aus homogenisierten Daten berechnet wird, deutlich unterkorrigiert ist. Mithilfe künstlicher Daten werden wir zunächst die beiden hauptsächlich verwendeten Korrekturmethoden untersuchen. Der Zusammenhang zwischen der erreichten und der eigentlich notwendigen Trendkorrektur wird für verschiedene realistische SRV bestimmt. Da auch die vorangegangene Identifizierung der Bruchpositionen eine indirekte Rolle spielen kann, werden insgesamt acht Prototypen gängiger Homogenisierungsverfahren getestet. Diese Information wird schließlich verwendet, um die Temperaturtrends eines realen, weitverbreiteten und bereits homogenisierten Datensatzes zu korrigieren und ihre Genauigkeit abzuschätzen.

Effizienter Betrieb von Extraktionskolonnen durch Online-Zustandsdiagnostik

Die Extraktion ist als produktschonendes, niedrig-energetisches Trennverfahren prädestiniert für biotechnologische Prozesse. Die Anwendung der Extraktion im biotechnologischen Downstream kann eine Schlüsselrolle einnehmen, um den Weg zu Produkten und Produktionsprozessen der nächsten Generation zu ebnen. Im industriellen Maßstab wird die Extraktion vor allem in Gegenstromkolonnen realisiert, die häufig nur mit minimaler Instrumentierung ausgestattet sind. Daher fehlen Informationen über den inneren Zustand der Kolonne. Zusätzlich kann die obere Betriebsgrenze modellbasiert nur mit großen Unsicherheiten vorhergesagt werden. Dem entsprechend erfordern mögliche Unsicherheiten in der bisherigen Auslegung für einen stationären Betrieb signifikante Sicherheitsaufschläge und führen damit zu Effizienzverlusten, vor allem bei der nachgeschalteten, energetisch aufwendigen Regeneration des Lösungsmittels mittels Rektifikation. Im Hinblick auf biotechnologische Prozesse werden Schwankungen im Produktstrom die notwendigen Sicherheitsaufschläge und damit die Effizienzverluste deutlich erhöhen. Um die Anwendung der Extraktion im biotechnologischen Downstream zu realisieren und Effizienzverluste zu vermeiden, bedarf es einer Flexibilisierung des Betriebs und einer zuverlässigen Zustandsdiagnostik für Extraktionskolonnen. Ziel ist die Einhaltung der Produkt- bzw. Prozessspezifikationen bei optimalem Betrieb. Innerhalb des Projekts soll daher anhand einer Extraktionskolonne im technischen Maßstab ein optimaler und flexibler Betrieb realisiert werden. Dazu wird eine Kombination aus Messtechnik und schnellem, prädiktivem Modell die Kolonne zu einem smarten, gläsernen Apparat machen, der einen effizienten und autonomen Betrieb am energetischen Optimum (min. Lösemittelstrom) ermöglicht. Die enge Zusammenarbeit von Apparate- und Messtechnikherstellern, sowie Partnern aus der Prozessindustrie sichert außerdem die Übertragbarkeit der entwickelten Systematik in den industriellen Maßstab.

Charakterisierung von Mineralstaub-Deposition mit hoher Zeitauflösung im Hinblick auf Partikelgröße, Zusammensetzung und atmosphärische Alterung an für ein atmosphärisch-ozeanisches Staubbudget relevanten Standorten

Nass- und Trockendeposition sind die wesentlichen Prozesse, die Mineralstaub aus der Atmosphäre entfernen. Teragramm Mineralstaub werden pro Jahr interkontinental verfrachtet. Erreicht Staub weitab von seiner Quelle wieder die Erdoberfläche, kann er erheblichen Einfluss auf Ökosysteme haben. Insbesondere ozeanische Ökosysteme sind in ihrer Bioproduktivität nährstofflimitiert. Diese Nährstoffe können durch Mineralstaub eingetragen werden. Trotz der Bedeutung der Deposition sind Messungen bislang rar, und Staubmodelle, die sich an den wenigen Messungen validieren, zeigen erhebliche Fehler. Hauptsächlich der Mangel an geeigneten Messdaten behindert im Moment das weitergehende Verständnis des Staubzyklus. Fehlende standardisierte Messtechnik zur Trockendepositionsmessung erschwert bislang gute Datenerfassung. Daher wird ein neuer automatisierter Nass- und Trockendepositionssammler entwickelt und charakterisiert. Der Sammler wird mit meteorologisch relevanter Zeitauflösung (Stunden bis Tage) betrieben und damit einen großen Nachteil vergangener Messungen beheben, nämlich eine Zeitauflösung von meist Wochen bis Monaten. Durch den Einsatz automatisierter rasterelektronenmikroskopischer Einzelpartikel-Analyse wird ein bisher unerreichter Daten-Detailreichtum für Partikelgrößen von 700 nm bis 100 mym zur Verfügung stehen, einschließlich Partikelgrößenverteilung, Elementzusammensetzung und Partikel-Mischungszustand. Besondere Aufmerksamkeit wird potentiellen Nährstoffen wie Fe, P, K, Mg und Ca gewidmet. Für ausgewählte Proben wird weiterhin Partikel-Hygroskopizität bestimmt.Nach der Testphase auf der Insel Frioul, Frankreich, während der der Sammler im Vergleich zur dort existierenden Zeitreihe validiert wird, werden drei Instrumente an Stationen in Betrieb genommen, die für Staubeintrag in die relevant Ozeane sind: Sao Vicente, Kap Verde und Barbados im Saharischen Ausfluss so wie Heimaey, Island, im arktischen Staub. In einer zweiten Phase (nach dem vorliegenden Projekt) soll das Netzwerk dann erweitert werden durch New Island, Falkland im südamerikanischen Ausfluss, Amakusa, Japan im asiatischen Ausfluss und die Insel Amsterdam zwischen dem südafrikanischen und dem australischen Ausfluss. Zum ersten Mal werden aus diesem Projekt kontinuierliche Zeitreihen der Nass- und Trockendeposition von Mineralstaub zur Verfügung stehen, die tägliche bzw. Ereignis-basierte Zeitauflösung und zudem Partikel-Größenauflösung bieten. Hieraus werden atmosphärische Schlüsselfaktoren abgeleitet, die zur Deposition führen. Weiterhin wird eine Partitionierung zwischen Nass- und Trockendeposition und ihr Größenverteilung von Nährstoffen - insbesondere P und Fe - untersucht. Partikel-Mischungszustand und Form werden durch ein Mischungsmodell und Bildanalyse bestimmt. Eine öffentliche Datenbank wird bereitgestellt, die z. B. für Modellvalidierung zu Verfügung steht. Es ist geplant, die Stationen nach Ende der DFG-Finanzierungphase weiter zu betreiben.

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