Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Human detection thresholds of DC, AC, and hybrid electric fields: a double-blind study. med./bio.

[Menschliche Wahrnehmungsschwellen von statischen elektrischen Felder, elektrischen Wechselfeldern und Hybrid-Feldern: eine Doppelblindstudie].

Veröffentlicht in: Environ Health 2021; 20 (1): 92

Ziel der Studie (lt. Autor)

Das Ziel der Studie war, die menschlichen Wahrnehmungsschwellen für statische elektrische Felder (DC), elektrische Wechselfelder (AC) und Hybrid-Felder (Ko-Exposition von AC und DC; verschiedene DC-Feldstärken; konstante AC-Feldstärke) zu bestimmen.

Hintergrund/weitere Details

Hintergrund der Studie sind die derzeitigen Veränderungen bei der Energieübertragung mit der neu aufkommenden Montage von Hochspannungs-Wechselstrom-Leitungen und Hochspannungs-Gleichstrom-Leitungen (HGÜ) auf dem gleichen Mast, wobei auch hybride elektrische Felder entstehen. Trotz dieser Entwicklung gibt es aufgrund fehlender Daten keine Grenzwerte für statische elektrische Felder und Hybridfelder. Die Studie basiert auf einer früheren Veröffentlichung des femu (Jankowiak et al. 2021).
Insgesamt nahmen 203 gesunde Teilnehmer, gleichmäßig verteilt nach Geschlecht und vier Altersgruppen zwischen 20 und 79 Jahren, an der Studie teil. Jeder Teilnehmer wurde an einem Tag von 8.00 bis 16.00 Uhr an den Experimenten getestet. Der Versuchstag gliederte sich in 10 SDT-Sitzungen mit jeweils 40 Durchgängen und einer Dauer von 15 Minuten (bei Hybrid mit Ionen-Sitzungen die Hälfte der Durchgänge) sowie 3 SIAM-Sitzungen mit einer variablen Dauer zwischen 5 und 20 Minuten durchgeführt.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 0 Hz
Expositionsdauer: 20 s
Exposition 2: 0 Hz
Expositionsdauer: 20 s
Exposition 3: 50 Hz
Expositionsdauer: 20 s
Exposition 4: 0–50 Hz
Expositionsdauer: 20 s
Hybrid-Feld
Exposition 5: 0–50 Hz
Expositionsdauer: 20 s

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 0 Hz
Typ
Expositionsdauer 20 s
Zusatzinfo statisches elektrisches Feld
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer Das Expositionslabor hatte eine Größe von 4×4x3 m und enthielt einen höhenverstellbaren Stuhl in der Mitte; die Wände waren aus laminiertem, verdichtetem Holz gebaut, um eine gute elektrische Isolierung zu gewährleisten; das Labor wurde auf eine Sylomerschicht gebaut, um externe Vibrationen zu dämpfen; die relative Luftfeuchtigkeit konnte auf 30 %, 50 % oder 70 % eingestellt werden; die Temperatur wurde auf 22 °C (±0,2 °C) eingestellt; mögliche akustische Signale von den Elektroden wurden durch ein weißes Rauschen von 65,8 dB (A) maskiert; verschiedene Sicherheitsmaßnahmen gewährleisteten die Sicherheit der Teilnehmer
Aufbau Elektrische Felder und Ionenströme wurden über vier 4×4 m großen, übereinander montierten Elektroden an der Decke des Expositionslabors erzeugt; die Elektroden 1, 2 und 4 bestanden aus perforierten Aluminiumblechen, während Elektrode 3 aus 200 μm dicken Edelstahldrähte im Abstand von 0,1 m zueinander bestand; 14 übereinander angeordnete Zwischen-Elektroden an den Wänden des Labors sorgten für ein homogenes elektrisches Feld zwischen Elektrode 1 und dem Boden, der als Erdungsplatte verwendet wurde; die Elektroden 2, 3 und 4 dienten zur Erzeugung eines gleichmäßigen Ionenstrom-Flusses, Elektrode 1 wurde primär zur Erzeugung eines elektrischen Feldes verwendet
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 4 kV/m Minimum Kalibrierung - -
elektrische Feldstärke 44 kV/m Maximum Kalibrierung - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 0 Hz
Typ
Expositionsdauer 20 s
Zusatzinfo statisches elektrisches Feld + Ionenströme
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 14 kV/m Minimum Kalibrierung - -
elektrische Feldstärke 38 kV/m Maximum Kalibrierung - -
s. Bemerkungen - - Kalibrierung - Ionenstrom-Dichte 80, 200, 300 und 400 nA/m²

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 20 s
Zusatzinfo elektrisches Wechselfeld
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 4 kV/m Minimum Kalibrierung - -
elektrische Feldstärke 30 kV/m Maximum Kalibrierung - -

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz 0–50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 20 s
Zusatzinfo Hybrid-Feld
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 2 kV/m Minimum Kalibrierung - statisches elektrisches Feld
elektrische Feldstärke 44 kV/m Maximum Kalibrierung - statisches elektrisches Feld
elektrische Feldstärke 4 kV/m - Kalibrierung - elektrisches Wechselfeld

Exposition 5

Hauptcharakteristika
Frequenz 0–50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 20 s
Zusatzinfo Hybrid-Feld + Ionenströme
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 18 kV/m Minimum Kalibrierung - statisches elektrisches Feld
elektrische Feldstärke 24 kV/m Maximum Kalibrierung - statisches elektrisches Feld
elektrische Feldstärke 4 kV/m - Kalibrierung - elektrisches Wechselfeld
s. Bemerkungen - - - - Ionenstrom-Dichte 10 nA/m²

Referenzartikel

  • Jankowiak K et al. (2021): Identification of Environmental and Experimental Factors Influencing Human Perception of DC and AC Electric Fields.
  • Blondin JP et al. (1996): Human perception of electric fields and ion currents associated with high-voltage DC transmission lines.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchtes Organsystem:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • während der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Ergebnisse zeigten, dass die Wahrnehmungsschwellen bei Hybrid-Feld-Exposition niedriger waren als unter separater Exposition bei statischen oder alternierenden elektrischen Feldern. Eine zusätzliche Ionenstrom-Exposition verbesserte die Wahrnehmung der elektrischen Felder. Zudem erleichterte eine hohe relative Luftfeuchtigkeit die Wahrnehmung von statischen elektrischen Feldern, während eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit die Wahrnehmung von elektrischen Wechselfeldern verstärkte.
Die Autoren schlussfolgerten, dass mit dieser systematischen Untersuchung menschliche Wahrnehmungsschwellen für statische elektrische Felder, elektrische Wechselfelder und Hybrid-Felder bestimmt wurden, die zur Verbesserung der Konstruktionsprozesse von Energieübertragungssystemen und zur Vermeidung unerwünschter Sinneswahrnehmungen beitragen können.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

Themenverwandte Artikel