Ekspozycja na pola elektromagnetyczne 0=300 GHz w środowisku zamieszkania

dr hab. n. med. Marek Zmyślony | 2010-07-24

Podstawowe informacje na temat pól i promieniowań elektromagnetycznych

Niejonizujące pola elektromagnetyczne (PEM), to jeden z bardziej tajemniczych i budzących zaniepokojenie czynników fizycznych występujących w środowisku człowieka.



Pola i promieniowanie elektromagnetyczne - wiadomości podstawowe

Ładunki elektryczne wytwarzają w swoim otoczeniu pola elektryczne (wielkością opisującą pole elektryczne jest natężenie pola elektrycznego E, którego jednostką jest V/m), a jeżeli są w ruchu (czyli tworzą prąd elektryczny) to również pola magnetyczne (wielkością opisującą pole magnetyczne jest natężenie pola magnetycznego H, którego jednostką jest A/m lub indukcja magnetyczna B, którego jednostką jest tesla [T], przy czym 1 T = 800 000 A/m). W polach tych zgromadzona jest energia, odpowiednio elektryczna i magnetyczna. Jeżeli pola zmieniają się w czasie (z częstotliwością f), to energia w nich zgromadzona rozchodzi się w przestrzeni z prędkością światła c. Tę rozchodzącą się energię nazywamy promieniowaniem elektromagnetycznym. Wraz z energią rozchodzą się również pola, które w dowolnym miejscu okresowo zmieniają się z częstotliwością f. Takie okresowe zmiany pola elektrycznego i magnetycznego zachodzące z prędkością światła nazywamy falą elektromagnetyczną. Oprócz częstotliwości do opisu fali często stosuje się długość fali λ (λ=c/f).



Jednostką częstotliwości jest herc [Hz] czyli jedna pełna zmiana pola w ciągu 1 sekundy i jej pochodne: 1 kHz = 1000 Hz, 1 MHz = 1000 kHz = 106Hz, 1 GHz=1000 MHz=109 Hz

Jednostką długości fali jest metr [m] i jej pochodne:1 mm=10-3m, 1μm=10-6m, 1nm= 10-9m

Promieniowanie elektromagnetyczne można opisywać w sposób dwojaki: falowy (przedstawiony wyżej) i korpuskularny. Według tego drugiego promieniowanie elektromagnetyczne to strumień cząsteczek (fotonów) emitowanych przez zmienne rozkłady ładunku i zmienne prądy elektryczne. Energia fotonu wynosi W = f h gdzie f tak jak poprzednio częstotliwość zmian konfiguracji ładunków (czy zmian prądu), a h jest stałą Plancka h = 6,63 x 10-34 Js. Jednostką energii fotonu jest elektronowolt [eV] i jej pochodne: 1 meV = 10-3 eV, 1 μeV = 10-6 eV, 1 neV = 10-9 eV

Energia emitowanych kwantów jest obok f i λ często używana do scharakteryzowania promieniowania elektromagnetycznego. W tabeli 1 przedstawiono widmo promieniowania elektromagnetycznego, czyli jego podział w zależności od tych trzech parametrów.


Tabela 1. Zakresy częstotliwości, długości fali i energii fotonu dla różnych rodzajów pól i promieniowań elektromagnetycznych.

Rodzaj pola lub promieniowania

Zakres częstotliwości

Zakres długości fali

Zakres energii fotonu

Pola stacjonarne

(pole elektrostatyczne i magnetostatyczne)

0 Hz

-

-

Ekstremalnie niskie częstotliwości (ELF)

w tym: częstotliwość sieciowa

< 300 Hz

50 Hz

> 1000 km

6000 km


Częstotliwości akustyczne (VF)

0,3 - 6kHz

100 - 1000 km


Bardzo niskie częstotliwości (VLF)

3 - 30 kHz

10 - 100 km


Niskie częstotliwości (LF)

30 - 100 kHz

3 - 10 km


Częstotliwości radiowe (RF)

0,1 MHz - 300 MHz

1 - 3000m

0,41 - 1240 neV

Mikrofale (MW)

0,3 GHz - 300 GHz

1 - 1000 mm

1,24 - 1240 μeV

Promieniowanie podczerwone (IR)

0,3 - 385 THz

0,78 - 1000 μm

1,24 - 1590 meV

Promieniowanie widzialne

385 - 750 THz

400 - 780 nm

1,59 - 3.10 eV

Promieniowanie nadfioletowe (UV)

750 - 3000 THz

100 - 400 nm

3,10 - 12,4 eV

Promieniowanie X oraz gamma

> 3000 THz

< 100 nm

> 12,40 eV


Promieniowanie elektromagnetyczne dzieli się na dwa rodzaje: niejonizujące i jonizujące. Kryterium podziału jest jego energia: jeżeli przekracza ona 12, 4 eV (czyli częstotliwość jest większa od 3000 THz), to promieniowanie nazywa się jonizującym (energia jest wystarczająca by uszkodzić wiązania molekularne, czyli zjonizować cząsteczkę). Oczywistym jest, że jonizacja cząsteczek biologicznych może mieć bardzo poważne skutki zdrowotne. W przypadku promieniowania o częstotliwościach niższych od 3000 THz jonizacja nie występuje. Związane jest to z faktem, że energia kwantów takich PEM jest bardzo mała, np. dla PEM o częstotliwości 900 MHz wynosi 4 μeV, a dla 1,8 GHz – 7 μeV. Nie oznacza to, że promieniowanie elektromagnetyczne niejonizujące nie działa na obiekty biologiczne – działanie to jest bardziej subtelne od rozrywania wiązań molekularnych i polega na przykład na stymulowaniu tkanek pobudliwych (np. nerwowych) czy na ogrzewaniu tkanek.

Ekspozycja na pola i promieniowanie elektromagnetyczne 0-300 GHz w domach

We współczesnych domach używamy urządzeń, które stanowią żródła promieniowania elektromagnetycznego, które nazywamy sztucznym. Należy pamiętać, że oprócz nich istnieją pola naturalne tworzace tzw. naturalne środowisko elektromagnetyczne człowieka. Na Ziemi istnieją wszechobecne i towarzyszące jej od początku istnienia, pola elektryczne i magnetyczne mające naturalne źródła:

  • stałe pole magnetyczne Ziemi, będące wynikiem tego, że Ziemia jest wielkim magnesem (w naszych szerokościach geograficznych wartość indukcji magnetycznej wynosi około 50 μT);
  • stałe pole elektryczne, które jest wynikiem różnicy potencjałów pomiędzy powierznią Ziemi, a górną granicą atmosfery (jego wartość wynosi około 130 V/m;
  • Zmienne naturalne PEM będące wynikiem wpływu Słońca (i w mniejszym stopniu także innych obiektów astronomicznych np. Księżyca, Jupitera, Kasjopei-A - jednakże ich wkład do naturalnych pól ziemskich jest niewielki);
  • zmienne pola elektromagnetyczne pochodzenia ziemskiego, które są prawdopodobnie wynikiem oscylacji we wnętrzu Ziemi.

Trzeba przyznać, że współcześnie naturalne środowisko elektromagnetyczne człowieka zostało bardzo zaburzone. Dotyczy to zwłaszcza środowiska pracy, ale niestety także środowiska komunalnego, czyli miejsc w których przebywamy na codzień, a zwłaszcza naszych domów. Środowisko komunalne jest szczególnie zaburzane przez PEM sieciowe (50/60 Hz). Są one najczęściej występującymi w środowisku człowieka polami wytwarzanymi sztucznie. Związane jest to z faktem emitowania PEM przez praktycznie wszystkie urządzenia zasilane prądem elektrycznym. Dotyczy to także urządzeń gospodarstwa domowego. Na rysunku przedstawiono jakie pola są wytwarzane wokół lampki elektrycznej.



Zwróćmy uwagę, że jeżeli lampka nie świeci ale jest podłączona do gniazdka wytwarza wokół siebie jedynie pole elektryczne, a w chwili zaświecenia żarówki pojawia się również pole magnetyczne (a według obecnego stanu wiedzy, właśnie pole magnetyczne stanowi największe zagrożenie dla osób eksponowanych na PEM). Podobna sytuacja ma miejsce również w przypadku innych urządzeń gospodarstwa domowego – wytwarzają wokół siebie pole elektryczne zawsze gdy są włączone do gniazdka a oprócz tego pole magnetyczne gdy „pracują” (np. gdy golimy się elektryczną golarką, suszymy włosy suszarką, odkurzamy itp.).

W Tabeli 2 przedstawiono typowe wartości indukcji magnetycznej w otoczeniu niektórych elektrycznych urządzeń powszechnego użytku (według danych przedstawionych przez Światową Organizację Zdrowia).

Tabela 2. Typowe wartości indukcji magnetycznej [w μT] w otoczeniu niektórych elektrycznych urządzeń powszechnego użytku (wg Światowej Organizacji Zdrowia)

Urządzenie

Indukcja magnetyczna [μT] w odległości z

z=3cm

z=30cm

z=1m

Suszarka

6-2000

<0,01-7

<0,01-0,3

Maszynka do golenia

15-1500

0,08-9

<0,01-0,3

Odkurzacz

200-800

2-20

0,13-2

Mikser

60-700

0,6-10

0,02-0,25

Kuchenka mikrofalowa

75-200

4-8

0,25-0,6

Piecyk elektryczny

10-180

0,15-5

0,01-0,25

Odbiornik TV

2,5-50

0,04-2

<0,01-0,15

Kuchenka elektryczna

1-50

0,15-3

0,01-0,15

Pralka

0,8-50

0,15-3

0,01-0,15

Żelazko

8-30

0,12-0,3

0,01-0,025

Ekspres do kawy

1,8-25

0,08-0,15

<0,01

Toster

3,5-20

0,6-3

0,07-0,3

Lodówka

0,5-1,7

0,01-0,25

<0,01


Mimo, że PEM emitowane przez te urządzenia są krótkozasięgowe i stosunkowo niewielkie, to ze względu na duże nasycenie nimi gospodarstw domowych, ekspozycja (w krajach rozwiniętych) osiągnęła stosunkowo wysokie poziomy. Według różnych badań średnia indukcja magnetyczna dla populacji generalnej w USA w 1997 wynosiła w ciągu doby 0,11 – 0,17 μT, przy czym 15% populacji było eksponowane na pola powyżej 0,2 μT, około 2,4% na pola do 0,5 μT, a 0,5% na pola do 1 μT. Przeprowadzone w Danii pomiary ekspozycji w domach wykazały, że średnie pole magnetyczne wynosiło tam 0,07 μT. Również pomiary przeprowadzone w Instytucie Medycyny Pracy w Łodzi w typowych łódzkich mieszkaniach potwierdzają te obserwacje. Stwierdzaliśmy w nich średnie pola o wartościach 0,04 T dla składowej magnetycznej i 4 V/m dla elektrycznej. Według zwolenników hipotezy o negatywnym zdrowotnym działaniu PEM, wartości te nabierają szczególnego znaczenia, gdy porówna się je z danymi dotyczącymi pól naturalnych o takich samych częstotliwościach, które ocenia się na 10-9 – 10-8 µT i 10-4V/m. Jednak jej przeciwnicy wskazują na fakt, że dopiero pola sieciowe o średnich indukcjach magnetycznych rzędu 0,3-0,4 μT ciągłej „domowej” ekspozycji zwiększają ryzyko zachorowania dzieci na białaczki (nie stwierdzono, by pola silniejsze ale działające okresowo i krótko, jak np. emitowane przez suszarki do włosów czy elektryczne maszynki do golenia, powodowały jakieś efekty biologiczne, nie mówiąc już o skutkach zdrowotnych). Taka zwiększona ekspozycja może występować w przypadku zamieszkiwania w najbliższym sąsiedztwie linii wysokiego napięcia.



Oprócz pól sieciowych, w domach mieszkalnych występuje zwiększona w stosunku do naturalnej ekspozycja na inne PEM zmienne. W chwili obecnej związana jest ona przede wszystkim jest z działaniem stacji nadawczych telefonii komórkowej.



Instytut Medycyny Pracy w Łodzi w latach 2005-2006 przeprowadził pilotażowe badania w pięciu rejonach Łodzi na osiedlach mieszkaniowych w otoczeniu stacji bazowych telefonii komórkowej. Odległości mieszkań od stacji bazowych wynosiły do 500 m, a wysokość zainstalowania anten nad poziomem mieszkania od około 5 m do ok. 30 m. W wyniku badań stwierdzono, że w budynkach mieszkalnych znajdujących się w promieniu do 500 m od stacji bazowych telefonii komórkowej występują PEM o największej zmierzonej wartości gęstości mocy około 0,03 W/m2 (3,4 V/m). Stwierdzono również, że PEM o wartościach przekraczających 0,002 W/m2, tj. 0,09 V/m (próg czułości aparatury zastosowanej do pomiarów) występuje w kilku procentach (mniej niż 10%) mieszkań znajdujących się w pobliżu stacji bazowych. Znaczącym źródłem ekspozycji na PEM wielkiej częstotliwości są (także w warunkach domowych) doręczne telefony komórkowe, telefony systemu DECT czy WLAN (telefony bezprzewodowe) oraz kuchenki mikrofalowe - pola przez nie emitowane osiągają wartości rzędu 0,1 W/m2,, a więc zdecydowanie wyższe niż przedstawione wyżej poziomy ekspozycji na PEM stacji nadawczych telefonii komórkowej. Oprócz ww. głównych źródeł PEM wielkiej częstotliwości, w otoczeniu człowieka występują również inne, np. anteny CB, kuchenki mikrofalowe, czujniki dymu, systemy antywłamaniowe itp. W badaniach Instytutu Medycyny w Łodzi stwierdzono, że nawet niektóre zabawki sterowane radiem powodują ekspozycję dzieci na PEM RF o wartościach od 1 V/m (0,003 W/m2) do 21,5 V/m (1,23 W/m2).

Zasadniczym pytaniem jest czy promieniowanie elektromagnetyczne o takich wartościach może być przyczyną negatywnych skutków zdrowotnych. Od kilku lat prowadzone są na świecie badania mające na celu ocenę wpływu na zdrowie PEM emitowanego przez stacje bazowe telefonii komórkowej, zwłaszcza badania rakotwórczości i wpływu na centralny układ nerwowy. Jak dotychczas w żadnym poważnym prawidłowo metodologicznie badaniu nie stwierdzono związku ekspozycji na PEM emitowane przez stacje bazowe ze zwiększonym ryzykiem zachorowania na nowotwory. Wciąż wymaga rozstrzygnięcia pytanie o wpływ takich PEM na funkcjonowanie centralnego układu nerwowego. Dotychczas wykonane badania można traktować tylko jako wstępne - wymagają one rozszerzenia zarówno wielkości grupy badanej jak i szerszego uwzględnienia czynników zakłócających.

Spośród wszystkich badań, zdecydowana przewaga obserwacji potwierdzających wpływ PEM na zdrowie człowieka dotyczy jedynie funkcji ośrodkowego układu nerwowego osób używających telefonów komórkowych. Na podstawie wyników badań autorzy sugerują związek pomiędzy częstotliwością i długością rozmów a podawanymi symptomami (uczucie ciepła w okolicy ucha, ból głowy, pieczenie skóry, zawroty głowy, uczucie zmęczenia, uczucie dyskomfortu).

Podsumowując te krótkie rozważania na temat poziomów sztucznych PEM występujących w domach mieszkalnych jeszcze raz należy podkreślić, że o wiele rzędów wielkości przekraczają one poziomy pól naturalnych, lecz dotychczas nie ma żadnych naukowych dowodów na to, że mogą one w jakikolwiek sposób wpływać na stan zdrowia mieszkańców. Jednak wydaje się, że nie należy lekceważyć skarg, niektórych z nich, na pogorszenie samopoczucia, czy wręcz stanu zdrowia wiązanego przez nich z powstawaniem w okolicach nowych instalacji emitujących PEM. Konieczne jest więc dalsze prowadzenie badań - zarówno poziomu ekspozycji, jak i przede wszystkim jej skutków zdrowotnych.

Linki:
Link zewnętrzny
Link zewnętrzny
Link zewnętrzny
Link zewnętrzny