visokofrekvencijska elektromagnetska polja

Twinning projekt: HR/2007/IB/OT/01 Visokofrekvencijska elektromagnetska polja

1

VISOKO FREKVENCIJSKA ELEKTROMAGNETSKA POLJA

PRIRUČNIK

Aktivnost 3.1.2.

Autor: Hamid Molla Djafari

Sigurnost radnih sustava

2

Sadržaj 1 Pojmovi i definicije ......................................................................................................... 4

1.1 Elektromagnetsko polje ........................................................................................... 4

1.2 Jakost električnog polja E ........................................................................................ 4

1.3 Jakost magnetskog polja H ..................................................................................... 4

1.4 Gustoća magnetskog toka B ................................................................................... 5

1.5 Nadomjesna jakost polja Ee, He, Be ....................................................................... 5

1.6 Gustoća toka snage S ............................................................................................. 5

1.7 Udaljena područja izvora zračenja ........................................................................... 5

1.8 Blisko polje izvoru zračenja ..................................................................................... 7

1.9 Ekvivalentna gustoća toka snage SE, SH ................................................................. 7

2 Podrijetlo električnih i magnetskih polja ......................................................................... 7

3 Fizikalno djelovanje elektromagnetskih polja ................................................................. 8

3.1 Statička polja ........................................................................................................... 8

3.2 Izmjenična polja ...................................................................................................... 9

3.2.1 Niskofrekvencijska izmjenična polja ................................................................. 9

3.2.2 Visoko frekvencijska izmjenična polja ..............................................................10

4 Izvori elektromagnetskog zračenja ................................................................................10

4.1 Prirodno zračenje ...................................................................................................10

4.2 Tehnički generirano zračenje .................................................................................11

4.2.1 Otvoreni izvori zračenja ...................................................................................11

4.2.2 Zatvoreni izvori zračenja .................................................................................15

5 Vrste međusobnog djelovanja i prijenosa energije između visokofrekvencijskih polja i biološke materije ..................................................................................................................16

5.1 Atermički efekti .......................................................................................................16

5.1.1 Razlike potencijala uzrokovane poljima ...........................................................16

5.2 Termički efekti ........................................................................................................17

5.2.1 Djelovanje topline apsorpcijom energije ..........................................................17

6 Dozimetrija i granične vrijednosti ..................................................................................18

6.1 Osnove za granične vrijednosti ..............................................................................18

7 Biološko djelovanje visokofrekvencijskog elektromagnetskog zračenja .........................19

7.1 Direktno termičko djelovanje ..................................................................................20

7.1.1 Karakter visokofrekvencijskog zagrijavanja .....................................................20

7.1.2 Štetna djelovanja .............................................................................................21

7.2 Direktna atermička djelovanja ................................................................................24

7.2.1 Krv likvor spremnici /gubitak kalcija .................................................................25

7.2.2 Ponašanje .......................................................................................................25

7.2.3 Centralni živčani sustav ...................................................................................25

7.2.4 Endokrini sustav ..............................................................................................25

7.2.5 Rak .................................................................................................................25

7.2.6 Mutagenost .....................................................................................................25

7.3 Indirektno djelovanje ..............................................................................................26

7.3.1 Mikro šokovi ....................................................................................................26

7.3.2 Opasnost od eksplozije ...................................................................................26

7.3.3 Zagrijavanje metala .........................................................................................26

7.3.4 Naponske smetnje ..........................................................................................26

7.3.5 Utjecaj na elektrostimulatore srca....................................................................26

8 Norme i propisi za zaštitu osoba ...................................................................................28

9 Postupanje prilikom provjere radnih mjesta kod elektromagnetskih polja uključujući mjere za prevenciju – kontrolna lista (check list) ...................................................................29

10 Literatura ...................................................................................................................31


3

Uvod Visokofrekvencijska elektromagnetska polja su sveprisutna u današnjem okolišu. Stalno povećanje snage i broja izvora zračenja je u posljednjim godinama i desetljećima dovelo do značajnog povećanja razine zračenja u okolišu. Visoko frekvencijska polja proizvode određeni industrijski strojevi i medicinski uređaji kao i telekomunikacijska postrojenja i mogu kod dovoljnog intenziteta ugroziti ljude i okoliš. Pitanje djelovanja električnih i magnetnih polja na biološke sisteme je u posljednjih deset godina postalo sve kritičnije. Diskusije o elektrosmogu i snažni protesti protiv izvedbe vodova jakih struja su znak senzibilizacije, koja se proteže kroz široke krugove stanovništva i predstavlja sve veći povod za diskusije u medijima. Čak i zaposlenici mogu biti u poslovnim aktivnostima izloženi intenzivnim visokofrekvencijskim poljima na radnom mjestu. Rezultati epidemioloških studija na početku 90-ih godina daju naslutiti da se odnos između elektromagnetskih polja i raka ne može isključiti. Moguće nastupanje drugih zdravstvenih posljedica je izvan sumnje. Manjkavost mnogih studija je veliki nedostatak egzaktnih podataka o izlaganju. Iako danas postoje mnogobrojne studije u kojima se istražuje biološko djelovanje visokofrekvencijskog polja, broj studija koje se bave mobilnom telefonijom i iz nje rezultirajućih atermičkih dugoročnih djelovanja je mali. Još ne postoji niti jedna studija o baznim stanicama i njihovim dugoročnim djelovanjima.

Vrsta valova Frekvencijsko područje λ (m) E(eV) Visokofrekvencijsko područje

Dugi valovi (LW)

Srednji valovi

Kratki valovi

Ultrakratki valovi

Mikrovalno područje

Decimetar valovi

Centimetar valovi

Milimetar valovi

Slika 1: frekvencijsko polje elektromagnetskog visokofrekvencijskog zračenja U sljedećem poglavlju se navode izvori elektromagnetskog visokofrekvencijskog zračenja i opisuju se mogući biološki učinci. Ali prije toga još neki osnovni pojmovi:


4

1 POJMOVI I DEFINICIJE Za kvantificiranje elektromagnetskih polja koriste se dvije vrste veličina – temeljne veličine i izvedene veličine. Temeljne veličine kao na primjer specifična apsorbirana energija SA (= apsorbirana energija po jedinici mase) ili specifična stopa apsorpcije SAR (= apsorbirana snaga po jedinici mase) govore o stvarno apsorbiranoj energiji odnosno snazi u tkivu; one mjerenjem nisu dostupne. Zbog toga se one u svrhu razmatranja graničnih vrijednosti često teoretski izračunavaju na osnovu modela, ali i određuju pomoću kalometrijskih mjerenja (pogledati točku 6: dozimetrija). Izvedene veličine (nazvane i referentnim vrijednostima) kao na primjer sve jakosti zamjenskih polja Ee, He i Be i gustoća snage S ne govore o biofizikalno relevantnim apsorpcijama energije u tkivu; one su mjerenjem lako dostupne i mogu lako biti izmjerene. Sve granične vrijednosti u ÖNORM S 1119 i ÖNORM S 1120 su navedene kao izvedene vrijednosti. Kako bi se izvedene veličine za dozimetriju mogle upotrijebiti mora postojati veza između temeljnih veličina i izvedenih veličina. Ova veza se – kako je gore napomenuto - može utvrditi teoretskim izračunima na modelima ali i pomoću mnogih eksperimentalnih mjerenja. To znači da je pridržavanje granične vrijednosti (navedeno u izvedenoj veličini, npr. U gustoći snage mW/cm2) osigurava, da stvarno apsorbirana snaga po jedinici mase u tkivu ne prelazi graničnu vrijednost temeljne veličine SAR (navedeno u (W/kg) (pogledaj točku 6: dozimetrija). U nastavku će se pojasniti neki pojmovi elektrodinamike na kvalitativan način kao i izvedene veličine. Točnije pojašnjenje izvedenih veličina će uslijediti u poglavlju Dozimetrija.

1.1 Elektromagnetsko polje Prostorno i vremenski promjenjivo polje koje se opisuje preko jakosti električnih i magnetskih jačina polja i širi se od izvora zračenja (npr. antene odašiljača ili elektrode visoko frekvencijskog uređaja).

1.2 Jakost električnog polja E Komponenta električnog vektora elektromagnetskog polja u odabranom smjeru u prostoru. Ukoliko između dvije točke postoji električno polje tada se jakost električnog polja u najjednostavnijem slučaju pokazuje kao napon po odstojanju. Mjerna jedinica (V/m)

1.3 Jakost magnetskog polja H Komponenta magnetskog vektora elektromagnetskog polja u odabranom smjeru u prostoru. Magnetno polje nastaje kada se nosioci naboja kreću dakle, kada struja teče. Mjerna jedinica (A/m)


5

1.4 Gustoća magnetskog toka B Radi μbiol. = 1 često se umjesto jakosti magnetskog polja navodi gustoća magnetskog toka (također zvana magnetskom indukcijom). Ona je komponenta vektora gustoće magnetskog toka elektromagnetskog polja u odabranom smjeru u prostoru. Μ=μ0μr, μ.... magnetska permeabilnost μ 0.. magnetska permeabilnost vakuuma = 1,257 x 10-6 (Vs/Am) (također zvane magnetska konstanta polja ili indukcijska konstanta) μr... relativna magnetska permeabilnost prema vakuumu ( također nazvano relativnom permeabilnosti tvari; ovdje μbiol)

Mjerna jedinica : (μ T ili mT)

1.5 Nadomjesna jakost polja Ee, He, Be Vektor koji nastaje iz tri komponente svakog polja u tri međusobno okomita smjera u prostoru bez uvažavanja međusobne razlike faza.

S Ee (V/m) = rezultantna jakost električnog polja, He (A/m) = rezultantna jakosti magnetskog polja, i B3 (μT ili mT) = rezultantna gustoće magnetskog toka Zanemarivanje međusobne razlike faza dovodi to toga da se za procjenu štetnosti koristi maksimalno učinkovita jakost električnog polja i na taj način se osigurava sigurnost ocjene štetnosti.

1.6 Gustoća toka snage S Snaga koja prolazi kroz smjer toka energije na okomitu površinu podijeljena s iznosom površine gustoće toka snage se označava kao gustoća snage toka ili gustoća zračenja ili intenzitet zračenja. Mjerna jedinica : (W/m2) ili (mW/cm2)

1.7 Udaljena područja izvora zračenja Prostorno područje u kojem se javlja elektro magnetsko polje kao jednak val. U udaljenom području važi sljedeće:

Rezultantne električne i magnetske jakosti polja su okomite jedna na drugu i okomite na smjer širenja i međusobno nemaju faznog pomaka. (slika 2)

Produkt rezultantne jakosti električnog odnosno magnetskog polja i udaljenosti od izvora zračenja je konstantan.

Valni otpor Zo (odnos jakosti električnog magnetskog polja) je konstantan i realan.

U udaljenom području važe sljedeći odnosi:


6

S Ee (v/M) = rezultantna električne jakosti polja, He (A/m) = rezultantna jakosti magnetskog polja, i S (W/m2) = gustoća snage toka i Z0 = valni otpor praznog prostora. U Udaljenom polju je mjerenje jedne od tri veličine polja dovoljno. Obje preostale veličine mogu se izračunati pomoću gore navedenih formula iz mjerene veličine. Gornje relacije za udaljeno polje vrijede samo tada kada je širenje u praznom prostoru (neometano udaljeno polje) zadano. U praksi je udaljeno polje često ometano, npr. građevinama ili vegetacijom.

Slika 2 : ravni val u udaljenom polju. Valni oblik električnih (E) i magnetskih (H) dijelova polja ravnog vala ( K= smjer širenja) dominacija udaljenog polja može u grubo biti procijenjena formulom (F7):

Pri čemu je valna duljina izražena λ= c/f. S r(m) = udaljenost od izvora, D(m) = najveća dimenzija izvora zračenja, λ(m) = valna duljina, c(m/s) = brzina svjetlosti i f(Hz) = frekvencija.

antena


7

1.8 Blisko polje izvoru zračenja Prostorno područje između izvora zračenja i njegovog udaljenog polja. U ovom području je polje zračenja nehomogeno. U bliskom polju važi:

E i H polje nisu u fazi; na mjestima gdje jakost električnog polja doseže maksimum magnetska komponenta može biti nula ili obrnuto.

Valni otpor se vremenski mijenja i kompleksan je u bliskom polju. Definicija gustoće snage kao umnoška jakosti električnog i magnetskog polja nije smislena. Zbog toga se oba dijela polja u bliskom polju moraju odvojeno mjeriti.

1.9 Ekvivalentna gustoća toka snage SE, SH Uobičajeno je, također i u bliskom polju – čak i kada na nekom mjestu postoji samo jedna komponenta polja – iz njenog kvadrata i valnog otpora izračunati ekvivalentnu gustoću snage, kao teoretski izračunatu vrijednost, koja se lakše može usporediti s drugim vrijednostima intenziteta. Ekvivalentna gustoća snage je ona koju bi zračenje imalo u udaljenom polju, kada bi ona imala istu jakost električnog i magnetskog polja, kakva je izmjerena u bliskom polju. Pošto se prilikom mjerenja u bliskom polju koristi E ili H sonda, ovdje se mora navesti prema mjerenju koje komponente se određuje ekvivalentna gustoća snage; iz tog razloga oznaka SE i SH.

2 PODRIJETLO ELEKTRIČNIH I MAGNETSKIH POLJA Pitanje kakvo je stanje prostornog područja, u kojem vlada fizikalno polje, nema odgovora – ali zato postoji odgovor na pitanje o djelovanju polja. Pogledajmo prije svega gravitacijsko polje zemlje i njegovo djelovanje u kojem se nalazimo i čije djelovanje nam je poznato:

Slika 3: primjeri fizikalnih polja

Gravitacijsko polje Električno polje Magnetsko polje


8

(G= jačina gravitacijskog polja, M = masa zemlje, m = masa objekta, r = udaljenost, Q = električni naboj, E = jakost električnog polja, H = jakost magnetnog polja, I = jakost struje) Ono djeluje na sve objekte, koji imaju masu; na njih djeluje određena sila u gravitacijskom polju zemlje i oni ubrzavaju u smjeru gravitacijskog centra. Jakost gravitacijskog polja se smanjuje s kvadratom udaljenosti (slika 3). Gravitacijsko polje Zemlje nastaje sakupljanjem objekata koji imaju masu (također i kroz materijale od kojih se sastoji Zemlja). Električno polje se proizvodi samo kroz prisustvo nosilaca naboja, a magnetsko polje nastaje kada se nosioci naboja kreću (dakle kada teče struja) Magnetsko polje je relativistički efekt i postoji samo u sistemima laboratorija u kojima teče struje. U koordinatnom sustavu čestica postoji samo električno polje ali ne i magnetsko. Zato se u praksi električna polja velike jakosti nalaze tamo gdje vladaju veliki naponi dok kod velikih struja prevladava magnetsko polje.

3 FIZIKALNO DJELOVANJE ELEKTROMAGNETSKIH POLJA

Pod djelovanjem se ovdje misli na elementarne fizikalne efekte, koji nastaju uzajamnim djelovanjem elektromagnetskih polja odnosno zračenja s materijom. Biološko djelovanje visokofrekvencijskog zračenja se detaljno obrađuje u poglavlju 7.

3.1 Statička polja

Lorenz sila

Konstantno magnetsko polje

Magnetsko polje Električno polje

Coloumb sila


9

Slika 4: djelovanje statičkih E i B polja na nosioce naboja (B=μH, μ =μ0μrel, μrel za biološku materiju =1) U statičkom električnom polju na nepokretnu nabijenu česticu djeluje sila (Coulombova sila) i dovodi česticu u kretanje. Ako se čestica kreće, tada skreće s osnovne staze; njezino kretanje dobiva dodatnu komponentu u smjeru polja. Statičko magnetsko polje nasuprot tome djeluje silom na nabijenu česticu kada se ona kreće (na nepokretnu nabijenu česticu nema djelovanja sile u statičkom magnetskom polju). I ovdje dolazi do skretanja čestice. Smjer sile je okomit na polje i na smjer kretanja. Slika 4 prikazuje djelovanje statičkih E i H- polja na nosioce naboja.

3.2 Izmjenična polja Izmjenična polja su ona čija se amplituda vremenski mijenja. U nisko frekvencijskom području su polja općenito vezana za svoje izvore. Zbog toga se u ovom frekvencijskom područje govori o „polju“, dok se u visokofrekvencijskom području udaljenih polja, gdje polja idu od antene i šire se u prostoru, prije koristi pojam „zračenje“.

3.2.1 Niskofrekvencijska izmjenična polja

U području nisko frekvencijskih polja mogu se električna i magnetska polja odvojeno promatrati. Kaže se da oba dijela polja su „odvojena“ ( pogledati doprinos Gerharda Rabitscha “ Nisko frekvencijska elektromagnetska polja).

3.2.1.1 Električna izmjenična polja


10

Slika 5 putovi indukcijskih struja: a) poprečno orijentirano magnetsko polje, b) uzdužno postavljeno magnetsko polje, c) uzdužno postavljeno električno polje. Kod horizontalnog magnetskog polja javljaju se velike gustoće struje na presjecima mjesta suženja (vrat, kukovi i područje genitalija). Ukoliko promatramo električno polje tijekom jednog perioda tada se u prvoj polovini vala javlja utjecaj sile na nosioce naboja. Oni se počinju kretati u smjeru polja. U drugoj polovini vala dolazi do djelovanja sile u suprotnom smjeru. Na taj način se nosilac naboja kreće naprijed natrag oko svoje točke mirovanja. Na slici 5c prikazuje se uzdužno po dužini orijentirano električno polje i odgovarajući strujni putovi. Prijenos nosioca naboja, kako ga se koristi kod istosmjerne struje npr. u elektrolizi, ne nastaje kod izmjenične struje. Kroz kretanje nosioca naboja uvijek nastaje također i magnetsko (izmjenično) polje.

3.2.1.2 Magnetsko izmjenično polje

Radi vremenske promjena magnetskog toka u tijelu nastaju električne struje (induciraju), koje se kreću u zatvorenim strujnim putovima i nazivamo ih vrtložnim strujama ( slika 5a i 5b). Vrtložne struje su utoliko jače, što brže dolazi do vremenske promjene toka. One sa svoje strane proizvode magnetsko polje koje djeluje protiv vanjskog polja. Ovo povratno djelovanje je kod bioloških objekata zanemarivo.

3.2.2 Visoko frekvencijska izmjenična polja

Primarno fizikalno izmjenično djelovanje elektromagnetskih izmjeničnih polja u tijelu je u nisko frekvencijskom i visoko frekvencijskom području isto. U visoko frekvencijskom području javlja se zagrijavanje kao najvažniji sekundarni efekt. Zagrijavanje u visoko frekvencijskom području zasniva se na istim mehanizmima kao i u slučaju konvencionalnog postupka: Ako se u elektromagnetskom polju čestice počnu kretati, tada se radi sudaranja susjednih čestica energija zračenja pretvara u toplinu. Što je veći broj sudara i pri tome nastala energija, utoliko je veća proizvedena toplina. Specifični efekti kao što je nastanak štetnih kemijskih promjena se ne javljaju.

4 IZVORI ELEKTROMAGNETSKOG ZRAČENJA

4.1 Prirodno zračenje Sva tijela, čija je temperatura viša od apsolutne nule (-273oC), zrače toplinu. Maksimalno zračenje je u infra-crvenom području. Visokofrekvencijski udio u ovom zračenju topline je mali. Svi objekti u našem okruženju doprinose prirodnoj veličini zračenja. Prirodni izvori su:

površina zemlje: 60 – 80 nW/cm2 (integrirano preko visokofrekvencijskog područja)


11

sunčevo zračenje: 10pW/cm2 (prilikom erupcije na suncu moguće povećanje za višestruki red veličine)

mjesec, termički šumovi planeta, materije u svemiru: mali sva živa bića: kod ljudi iznosi preko visoko frekvencijskog područja integrirani

udio zračenja 80nW/cm2

4.2 Tehnički generirano zračenje

4.2.1 Otvoreni izvori zračenja

4.2.1.1 Radio

Krajem 1997 broj radio i TV odašiljača u Austriji iznosio je 1765, snage od nekoliko W do 1,2 MW. U studiji u USA iz 1977 proučavano je 55000 odašiljača u mikrovalnom području. 82% uređaja proizvodilo je na udaljenosti od 10 m intenzitet od 1 mW/cm2. U 3% uređaja intenzitet je i na udaljenosti od 1 km bio veći od 1 mW/cm2. Slika 6 pokazuje smanjenje intenziteta s povećanjem udaljenosti od antene odašiljača.

Slika 6: lijevo: kratkovalni odašiljač Moosbrunn; desno: smanjenje intenziteta zračenja srednje valnog odašiljača različite snage u odnosu na udaljenost.

4.2.1.2 Prijenos informacija

Za Austriju su izvori u ovom području predstavljeni na slici 7. Poseban problem za opterećenje predstavljaju radijski uređaji s javnim frekvencijama (walkie – talkies). Sukladno studiji provedenoj u USA prilikom odašiljanja 4 W može se izmjeriti intenzitet od SE =250mW/cm2 (Ekvivalentna gustoća toka snage). Sukladno ovoj studiji moguć je prilikom uporabe (ilegalnih) repetitora izlazne snage od 100W intenzitet od preko SE>6000 mW/cm2.

Udaljenost (m)

Inte

nzite

t zra

čen

ja

(mW

/cm

2)


12

Odašiljači frekvencija Snaga

Veliki broj ruta usmjerenih radioveza

2-23 GHz 0,5-10W

Sateliti – uređaji za daljinsko dojavljivanje

4-6 GHz i 11-14 GHz 10.000 kW

120000 privatnih odašiljača (autotelefoni, privatne radio stanice, uređaji za pozivanje osoba)

46-470 MHz 6-25 W

Bazne stanice Connect austria (br. 3400) Max Mobil (br. 3300) Mobilkom (br. 4100) Telering (br. 2000)

1800 MHz 900, 1800 MHz 900, 1800 MHz 1800 MHz

(1- 4 kanala po sektoru) Prosjek 2) 8-9 (max 10) W Prosjek 2) 87-10 (max 10) W Prosjek 2) 3-4 (max 15) W Prosjek 3) 12 (max 22) W

Mobilne stanice (mobitel)1) Connect austria (br. 1.200.000) Max Mobil (br. 2.100.000) Mobilkom (br. 2.800.00) Telering (br. 150.000)

1800 MHz 900, 1800 MHz 900, 1800 MHz 1800 MHz

Cca 0,25 W (max 1 W) Cca 0,25 W (max 2 W) Cca 0,25 W (max W) Cca 0,25 W (max 1 W)

Radio amateri (5500) 1600 kHz – nekoliko GHz do 1 kW

radijski uređaji s javnim frekvencijama (walkie – talkie) (br. 200.000)

Oko 27 MHz 4 W (ilegalni repetitori do 180 W)

stanje prosinac 2000, 2) po kanalu – osam razgovora po kanalu, 3) po kanalu – jedan razgovor po kanalu Slika 7 Izvori zračenja vezano uz prijenos informacija

4.2.1.3 Radari

Radari (Radar : radio detection and ranging) odašilju pulsne signale čiji eho se koristi za lociranje objekata. Radi pulsnog rada nastaje – usprkos visokim vršnim vrijednostima – vremenski mali intenzitet zračenja: Područje upotrebe obuhvaća: Prometni radar: za mjerenje brzine u prometu na osnovu frekvencijskog pomaka između odaslanog i reflektiranog vala ( Doppler efekt), Frekvencija odašiljanja iznosi 9-35 GHz i snaga odašiljanja od 0,5 do 100mW. Intenzitet iznosi na površini antene 0,17 – 0,4 mW/cm2 i na 5 m udaljenosti samo još 7,2 μ W/cm2. Radar za sigurnost letova u zračnoj luci: ovdje se može javiti impulsna snaga do nekoliko tisuća kW, tipične vrijednosti su 500 kW. Kod ovih uređaja javljaju se najviši intenziteti od preko 10.000 mW/cm2, ali prostorno i vremenski utvrđene vrijednosti su ispod 10 μ W/cm2. Radar u avionu (RADOM): za pomoć pri navigaciji u avionima. Radi u frekvencijskom području od 5,4 di 9,5 GHz. Intenzitet iznosi na površini Radom-a cca 15mW/cm2 i na udaljenosti od 1 metra 3mW/cm2.


13

Satelitski sustavi: Za istraživanje svemira sa snagom odašiljanja od preko 3000 GW i intenzitetom od 30 mW/cm2 na 1 km udaljenosti, Brodski radar: Kao navigacijska pomoć prekomorskim brodovima i u riječnom prometu. Uređaji u prekomorskim brodovima imaju veliku snagu i proizvode značajan intenzitet; oni u riječnom prometu imaju manju snagu, njihov intenzitet iznosi od antene 10 mW/cm2. Vojni radari: Za nadzor zračnog prostora s velikom snagom i značajnim intenzitetom. Drugi radari se koriste u području promatranja atmosferskih prlika, upozorenja o lavinama, mjerenju udaljenosti itd.

4.2.1.4 Ekrani

Kod svih ekrana (računalni terminali, televizori u boji, crno bijeli televizori) intenzitet zračenja je na odstojanju od 30 cm mali i daleko ispod granične vrijednosti.

Slika 8: jakost električnog i magnetskog polja koju proizvedu ekrani, u usporedbi s austrijskim graničnim vrijednostima

4.2.1.5 Visokonaponski vodovi

Visokonaponski vodovi uzrokuju isto tako visokofrekvencijska polja smetnji. Zbog velike jakosti na neravnim mjestima površine žice nastaju iskrenja. Izbijanja iskrama mogu se u kišnom vremenu radi prekoračenja probojne čvrstoće zraka povećati 60 puta. (slika 9).Pošto takva visokofrekvencijska polja smetnji mogu oslabiti radio i televizijski prijam, razine smetnji visokonaponskih vodova su ograničene.

Granična vrijednost

Računalni terminali TV u boji Crno bijeli TV


14

Slika 9: Ovisnost električnog polja smetnji 500 kHz u odnosu na udaljenost od trase 400 kV visokonaponskog prijenosnog voda za izmjeničnu struju.

4.2.1.6 Terapija toplinom (dijatermija)

Visokofrekvencijska elektromagnetska polja koriste se u medicini za zagrijavanje potkožnog tkiva, čime se povećava prokrvljenosti i aktivira razmjena tvari i krvni sudovi se proširuju. Najčešće se koriste kratkovalni dijametrijski uređaji (27,12 MHz), zatim mikrovalna dijametrija (2,45 GHz) i decimetarvalna dijametrija (433,92 MHz). Kod kratkovalnih uređaja koristi se lokalni intenzitet zračenja od 100mW/cm2. U blizini uređaja nastaju rasipna polja značajnog intenziteta, koji za osoblje, ali i za pacijente predstavljaju rizik.

Slika 10: Dijametrijski uređaj kod terapije toplinom

udaljenost

kiša

Lijepo vrijeme


15

4.2.2 Zatvoreni izvori zračenja

Zatvoreni izvori zračenja su industrijski i komercijalni uređaji, kod kojih se objekti koje treba zračiti stavljaju u oklopljeno područje, ali rasipno zračenje u nekim slučajevima primjene može imati visoke vrijednosti i prekoračiti granične vrijednosti. Kod svih uređaja ove vrste koriste se najvažnije osobine visokofrekvencijskog elektromagnetskog zračenja, naime proizvodnja topline u materijalima. Najvažnije primjene su:

4.2.2.1 Indukcijske peći

Indukcijske peći se koriste za zagrijavanje metala u različitim postupcima obrade metala. Primjeri za primjenu su dubinsko i površinsko kaljenje, zavarivanje, mekano i tvrdo lemljenje, vruće navlačenje, toplo prešanje šipki i cijevi, izrada metalno staklenih spojeva itd. Korištene frekvencije su između 10 kHz i 10 MHz. Pošto se kod indukcijskih peći javljaju visoke struje, u području manipulacije javljaju se visoka magnetska polja koja često premašuju granične vrijednosti i mogu prouzročiti biološka oštećenja kod osoblja koja s njima rade.

Slika 11: Indukcijska peć za obradu metala

4.2.2.2 Aparati za zavarivanje plastike

Visokofrekvencijski aparati za zavarivanje se koriste u industriji plastike za zavarivanje. Snaga koja se koristi je između 1 i 200 kW. Frekvencija u pravilu iznosi 27,12 MHz. U američkoj studiji iz 1979 provjeren je veliki broj aparata za zavarivanje. U 60% trajnih radnih mjesta odnosna granična vrijednost (1 mW/cm2) je 10erostruko prekoračena. Maksimum je iznosio 100struko prekoračenje. U studiji koje je provela AUVA i Institut za istraživanje u Seibersdorf-u, provjereno je između ostalog 29 aparata za zavarivanje plastike. Kod 26 aparata utvrđeno je 90 pozicija gdje se javilo prekoračenje granične vrijednosti izlaganje dijelova tijela. Maksimum je bio 13,3 puta veći.


16

Slika 12: Visokofrekvencijski aparat za zavarivanje

4.2.2.3 Mikrovalno zagrijavanje

Mikrovalni uređaji imaju frekvenciju od 2,45 GHz i snagu od 150kW kod industrijskih peći i 300 do 1300 W u kućanstvu. Područja primjene su:

Zagrijavanje hrane: u kućanstvu, bolnicama, domovima itd. Industriji hrane: za sušenje npr. čipsa od krumpira i rezanaca, prženju

lješnjaka, pasterizaciji itd. U industriji umjetnih materijala: zavarivanje folija, stvrdnjavanju umjetnih

smola i postupcima ekstrudiranja Obrada drveta: sušenje drveta, papira, furnira i obloga Poljoprivreda: sušenje žitarica

I ovdje može doći do prekoračenja graničnih vrijednosti intenziteta rasipnog zračenja, uvjetovano pojavom trošenja kontakata vrata – prije svega kod starijih uređaja.

5 VRSTE MEĐUSOBNOG DJELOVANJA I PRIJENOSA ENERGIJE IZMEĐU VISOKOFREKVENCIJSKIH POLJA I BIOLOŠKE MATERIJE

Mehanizmi međusobnog djelovanja između visokofrekvencijskih polja i biološkog materijala se grubo dijele u dvije kategorije: takozvani atermički efekti, to su razlike potencijala uzrokovane poljima i silom i daleko važniji termički efekti.

5.1 Atermički efekti

5.1.1 Razlike potencijala uzrokovane poljima

Takozvani „atermički“ efekti su efekti koji nastaju u tijelu i nisu prouzročeni povećanjem temperature. Takvi efekti se javljaju ispod trenutne (termičke) granične


17

vrijednosti. Sada još uvijek nije jasno koliko mogu dovesti do narušavanja zdravlja. Švicarska i Italija su zakonski odredile parametre u smislu prevencije emisije kod čvrstih odašiljača. Ove granične vrijednosi su niže od onih u ICNIRP, WHO i ÖNORM S 1120. U Salzburgu je, kroz građansku inicijativu, dogovorno preporučena suma niskofrekvencijskih pulsnomoduliranih, visokofrekvencijskih emisija odašiljača mobilne telefonije, npr. GSM bazne stanice, na privremeno procijenjenu vrijednost od 1mW/m2. U odluci Salzburga vezanoj uz odašiljače mobilne telefonije od lipnja 2000. preporuča se približna vrijednost do 100mW/m2 za ukupni iznos emisija visokofrekvencijskih elektromagnetskih polja.

5.2 Termički efekti

5.2.1 Djelovanje topline apsorpcijom energije

Za zagrijavanje biološkog objekta preko apsorpcije energije u visokofrekvencijskom polju značajno su odgovorna tri mehanizma:

5.2.1.1 Električne struje

Električne struje nastaju u nisko frekvencijskom području djelovanjem polja na slobodne nosioce naboja (pogledaj točku 3) u stanicama, tkivu i tjelesnim tekućinama, većinom na ione kao K+, Na+ i CI-. Pri tome čestice ubrzavaju i prilikom sudaranja otpuštaju dio energije u okolišu. Radi gubitaka nastalih sudaranjem proizvodi se Joule-ova energija. Trenje nosioca naboja prilikom toka struje je utoliko veće što je veći električni otpor tkiva. Ovaj mehanizam djeluje do u područje mikrovalova. Kod visokih frekvencija molekule ne mogu zbog svoje pratiti ovo izmjenično ubrzavanje.

5.2.1.2 Preorijentacija električkih polariziranih molekula

Molekule, čiji naboj nije jednako raspodijeljen posjeduju električki dipolni moment i djeluju kao električni dipol. Takve molekule mogu se popraviti u smjeru polja i mijenjati svoju orijentaciju u taktu izmjeničnog polja. Pri tome radi sudaranja čestica dolazi do otpuštanja energije kretanja u okoliš što doprinosi zagrijavanju. Ovaj efekt je kod molekula vode koje posjeduju posebno veliki dipolmoment i uz to su česte u tkivu tijela, posebno djelotvoran. Ukoliko se vrijeme reakcije molekule približi trajanju periode titraja, nastupa rezonancija. Za molekulu ona se nalazi na 20 GHz. S rastućom frekvencijom smanjuje se apsorpcija energije zbog kretanja uzrokovanog preorijentiranjem promjene kretanja, sve dok ne dođe do potpunog prestanka apsorpcije energije iz polja.

5.2.1.3 Rotacija molekule

Rotacija molekule je daljnja mogućnost apsorpcije energije. Pošto radi zakona kvantne mehanike molekula može doseći samo određene razine energije, i ovdje postoje izražene rezonancije. Tako frekvencija rezonancije za srednje teške dvo atomske molekule kao kisik iznosi 43 GHz, a za ugljični monoksid 57 GHz. Kod složenijih molekula kao što su molekule vode dovodi izmjenično djelovanje s


18

momentom inercije dovodi do dijeljenja dozvoljenih razina energije i na taj način do fine strukture pojava rezonancije. Tako posjeduje voda apsorpcijsku liniju kod 22,24 GHz. Kod većih molekula (kao što su molekule bjelančevina) rezonancija doseže MHz područje. Pošto kod svih ovih rotacijskih kretanja molekule ostaju neizmijenjene, apsorbirana energija se javlja kao toplina.

6 DOZIMETRIJA I GRANIČNE VRIJEDNOSTI Kako je gore opisano, energija koju tijelu donosi visokofrekvencijsko zračenje se pretvara u toplinu i apsorbira. Pri tome nije samo količina apsorbirane energije važna, već i raspodjela u tijelu. Djelovanje određene količine energije je dok dojenčeta sigurno veće nego kod odrasle osobe. Zato je smisleno kao dozimetrijsku temeljnu veličinu ne uzimati apsorbiranu energiju u jedinici vremena (snaga), već apsorbiranu energiju po jedinici mase - specifična apsorbirana energija SA ili još bolje specifična apsorbirana snaga (SAR). Uz SAR kao temeljnu veličinu postiže se da podatci o apsorbiranoj energiji zračenja budu neovisni o ukupnoj masi objekta i trajanju zračenja. SA= specifična apsorbirana energija (J/kg) (F8) SAR= specifična apsorbirana snaga /W/kg) (F9) S W(J)= energija, m(kg) = masa i t (s) = vrijeme Nadalje razlikujemo SAR za cijelo tijelo i lokalni SAR. SAR za cijelo tijelo je apsorbirana snaga u cijelom tijelu ili području dijela tijela, uprosječena za cijelo tijelo, dok lokalni SAR važi za prostorno ograničeno područje tijela (npr. glavu, oči, kožu, zglobove itd.).

6.1 Osnove za granične vrijednosti Kao osnova za razmatranje graničnih vrijednosti uzima se bazalni metabolizam čovjeka. S bazalnim metabolizmom se misli na energiju koja se u tijelu proizvodi kroz procese izmjene tvari i postupke sagorijevanja. Njegova razina ovisi o aktivnosti ali i o starosti, spolu i tjelesnoj masi (pogledaj sliku 13). Ako gledamo bazalni metabolizam u fazi mirovanja (100W) po tjelesnoj masi tada za odrasle osobe imamo cca 1,2 W/kg, za miša 8,5 W/kg i za slona 0,4 W/kg.

Mirovanje 100W

Vožnja biciklom 280 W

Hodanje 300 W

Igranje nogometa 1000 W

Hokej na ledu 2000 W

Slika 13: bazalni metabolizam ljudi

Specifična apsorbirana energija

specifična apsorbirana snaga

Masa i energija vrijeme s


19

Za određivanje granice temeljne veličine SAR ide se od pretpostavke da se tijelu pripisuje dodatno toplinsko opterećenje (kao posljedica apsorpcije energije zračenja) u veličini bazalnog metabolizma kod stanja mirovanja. (cca 100 W u odnosu na tjelesnu masu cca 1W/kg). Ova pretpostavka se opravdava na sljedeći način:

Sustav regulacije temperature može odvoditi 7struko toplinsko opterećenje kod fizičkog rada.

U vrućim ljetnim danima je tijelo izloženo intenzitetu od 100 mW/cm2 (integrirano preko cijelog spektra). Od ovog intenziteta otprilike polovina se apsorbira i radi povišenje temperature kože 10% od toga se emitira. Preostaje netto opterećenje od 4ostrukog bazalnog metabilizma.

Tijelo može predati okolini snagu od 1-2 kW. U Austriji se granična vrijednost izvedenih veličina, kod profesionalne visokofrekvencijske izloženosti osoba u frekvencijskom području preko 30 kHz, tako odabire da ona pod nepovoljnim uvjetima u ljudskom tijelu, uz uzimanje u obzir efekta rezonancije i neujednačenog raspoređivanja temperature daje specifičnu apsorbiranu snagu od maksimalno 0,4 W/kg (preneseno preko tkiva tijela). Za ostalo stanovništvo se utvrđuje za 5 puta manja vrijednost za SAR a to je 0,08 W/kg. Veza između graničnih vrijednosti temeljnih veličina (SAR(W/kg)) i onih izvedenih veličina (gustoća snage (mW/cm2) određuje se računski i eksperimentalno na osnovu modela. Granične vrijednosti za jakost električnog i magnetskog polja izvode se u ovom području iz graničnih vrijednosti za gustoću snage (pogledati F4 do F6). S ovim graničnim vrijednostima, također i kod ekstremnih klimatskih uvjeta, osigurava se dovoljna sigurnost.

Dokument Frekvencijsko područje

Granične vrijednosti

Masa za uprosječenje

Područje primjene

ICNIRP 0,1 MHz – 10 GHz

2 W/kg 10 g Glava i trup

ÖNORM 4 W/kg 10 g udovi

30 kHz – 3000 GHz

4 W/kg 1 g Tijelo bez izuzetaka

Slika 14: Temeljne granične vrijednosti lokalnog SAR-a za opće stanovništvo (odnosno nekontrolirana područja) po ICNIRP i ÖNORM S 1120. U ÖNORM S 1120 navedene granične vrijednosti za izvedene veličine (rezultantne jakosti električnog i magnetskog polja i gustoće snage) se zasnivaju na gore navedenim vrijednostima za maksimalno dopušten SAR.

7 BIOLOŠKO DJELOVANJE VISOKOFREKVENCIJSKOG ELEKTROMAGNETSKOG ZRAČENJA

Smatra se potvrđenim da visokofrekvencijska elektromagnetska polja dovoljnog intenziteta mogu dovesti do narušavanja odnosno oštećenja zdravlja. Bio-fizikalno djelovanje ovih polja se dijele u dvije grupe; „direktno djelovanje“ i „indirektno djelovanje“.


20

7.1 Direktno termičko djelovanje

7.1.1 Karakter visokofrekvencijskog zagrijavanja

Zagrijavanje u visokofrekvencijskom području zasniva se na istim mehanizmima kao i kod konvencionalnog postupka – kretanje nosilaca naboja i sudaranje susjednih čestica; specifični efekti kao npr. nastanak sumnjivih kemijskih promjena se ne događa, jer zračenje u ovom području nije niti blizu dovoljno, čak niti da rastavi najslabije kemijske veze. Mehanizmi koji dovde do zagrijavanja tijela induciranog zračenjem, su u poglavlju 5 detaljno opisani. Pri tome molekule vode imaju posebnu ulogu. Zagrijavanje je utoliko veće što tijelo ima više vode.

Slika 15 a) frekvencijska ovisnost dovoda topline u visokofrekvencijskom polju zračenja b) teoretski rezultati frekvencijske ovisnosti dovoda topline za homogene elipsoidne modele za različite orijentacijske slučajeve kod 1mW/cm2 (SAR – specifična apsorbirana snaga) Posebnost visokofrekvencijskog zagrijavanja je da se ono uopće ne primjećuje ili bude kasno primijećeno. Kod konvencionalnog zagrijavanja toplina prodire izvana prema unutra i opaža se na površini tijela preko različitih receptora. Zbog toga je moguće opasnost štetnosti pravovremeno ukloniti. Toplina koju proizvodi visokofrekvencijsko zračenje nastaje u unutrašnjosti tijela i ne primjećuje se zbog nedostatka receptora za toplinu u unutrašnjosti tijela. Zbog toga zaštita pravilnim reagiranjem nije moguća, već samo preventivno pravilnim ponašanjem (pogledaj sliku 16).

frekvencija frekvencija

Čovjek (70kg) štakor

zagrijavanje

Cije

lo t

ijelo

rezo

na

ncija

Dio

tije

la


21

a) kuhanje na konvencionalan način b) kuhanje mikrovalovima

slika 16: zagrijavanje konvencionalnim metodama i u mikrovalnoj pećnici Apsorpcija energije i s time povezano zagrijavanje ovisi o frekvenciji; većina energije se apsorbira kada su dimenzije tijela velike kao polovina valne duljine zračenja; drugim riječima: kada frekvencija – kao kod antene- „odgovara“ tijelu. Ovo takozvano područje rezonancije frekvencije proteže se između 30-400MHz. Na slici 15 u području maksimuma prevlada rezonancijsko zagrijavanje cijelog tijela; s povećanjem frekvencije smanjuje se duljina valova i rezonancija se pomiče u smjeru dijelova tijela – odatle oznaka zagrijavanje dijelova tijela. Područje ispod 30 MHz naziva se podrezonancijskim područjem. U ovom području je valna duljina veća od veličine tijela, pa je apsorpcijska sposobnost tijela mala i dubina prodora zračenja velika. Velika dubina prodiranja znači da se zračenje u površinskim slojevima malo apsorbira i zato je prodor u dubinu moguć. To znači da je u ovom području potreban visoki intenzitet zračenja kako bi se tijelo zagrijalo. Toplina se širi po cijelom tijelu. Područje između 400 MHz i 3 GHz se označava kao hot – spot - područje. „Hot spots“ su pregrijana mjesta u unutrašnjosti tijela (o njima se u nastavku govori). Treba istaknuti da količina preuzete toplinske energije nema povratnih utjecaja na biološki učinak, jer su ovdje odlučujući faktori sposobnost pohrane tijela (tjelesna masa) kao i raspoređivanje topline. Tako ista apsorbirana toplinska energija za dijete ili dojenče predstavlja veće opterećenje nego za odraslu osobu. U nastavku se obrađuju posljedice takvog zagrijavanja u tijelu kao i navedena atermička djelovanja visokofrekvencijskog zračenja.

7.1.2 Štetna djelovanja

7.1.2.1 Nastanak hot spots

„Hot spots“ su pregrijana mjesta u unutrašnjosti tijela koja mogu nastati u visokofrekvencijskim poljima visokog intenziteta i odgovarajuće frekvencije i u pravilu ostaju neprimjećena. Dimenzije „hot spots“ kod ljudi iznose od nekoliko centimetara do 1 milimetra.

toplina

toplina

toplina


22

Postoje različite mogućnosti za njihovo nastajanje. One mogu nastati radi neravnomjernog raspoređivanja i prevelikog opterećenja strujama, koje nastaju zbog magnetskih polja (slika 17 lijevo) i električnih polja (slika 17 desno). Druga mogućnost za njihov nastanak je preveliko opterećenje dolaznim i reflektirajućim valovima na površini organa ili na graničnim slojevima dvaju različitih vrsta tkiva. Slika 18 a pokazuje povećanje intenziteta zračenja kroz izračunavanje lokalnog SAR-a na 3 cm debelom sloju masnih naslaga, na koje se naslanja debeli sloj mišića, za frekvenciju od 2,45 GHz. Također i različite dubine prodiranja zračenja kod različitih vrsta tkiva mogu doprinijeti nastanku hot spots. (slika 18b). Nastanak Hot spots je pojačan u dijelovima tijela lošije prokrvljenosti jer nastala toplina ne može biti dovoljno odvedena.

Slika 17: Hot spot radi prevelikog opterećenja strujama


23

Slika 18: a) Hot spot radi prevelikog opterećenja dolaznih i reflektiranih zračenja na spoju masno tkivo – mišić. b) Dubina prodiranja i njezina ovisnost o frekvenciji kod ljudskih tkiva.

7.1.2.2 Mrena leće oka

Sposobnost apsorpcije leće oka je u usporedbi s drugim vrstama tkiva vrlo mala. To dovodi do toga da ona manje apsorbira toplinu od drugih vrsta tkiva, a i kod pregrijavanja toplina radi nedovoljne prokrvljenosti ne može biti odvedena. Kod lokalne temperature oka od 45o nastaju – neovisno o izvoru topline – mrene leće oka. Mikro mrene nastaju već na kod 41o; ali nakon nekoliko dana se razgrade. Slika 19 pokazuje rezultate studije koja se bavila određivanjem praga za nastanak mrene leće oka prouzročene mikrovalnim zračenjem kod kunića pod djelovanjem narkotika. Mrena oka nastaje kod 100-140 W/kg (150mW/cm2, 2,45 GHz, 100 min), mikro mrena od 80mW/cm2.

Slika 19: Mrena oka kod kunića pod djelovanjem narkotika.

mišići Kosti, žuta koštana srž

Mozak, koža, crvena koštana srž

Masno tkivo

Bubreg, koža

Dub

ina

pro

dir

an

ja (

cm

)

Po

ve

ća

nje

inte

nzite

ta

inte

nzite

t

Vrijeme (min)

Udaljenost Dubina tkiva


24

7.1.2.3 Srčani infarkt

U području subrezonancije (frekvencija <100 MHz) i kod visokih intenziteta (npr- 50 mW/cm2) dolazi do reverzibilnih pojava kao što su glavobolja, umor, nevoljkost, strah, uzrujanost i smetnja spavanja a i vrtoglavica, mučnina i povraćanje. Ove pojave se po svojoj jačini razlikuju od osobe do osobe. Najopasnije je povećanje zgrušavanja krvi jer je s time povezan bitno povećani rizik od infarkta.

7.1.2.4 Zakazivanje krvotoka i smrt uslijed toplotnog udara

Ako u tijelo dospije toliko topline, da je krvotok više ne može regulirati tada se temperatura tijela penje, Povećanje temperature na 39oC je bez daljnjeg podnosivo. Kod 40oC postoji opasnost od zakazivanja krvotoka i kolabiranja uslijed vrućine, što se povećava kod tjelesnog naprezanja. U unutrašnjosti može doći do opeklina, nekroze tkiva i krvarenja različitog opsega. Temperatura od 41oC tijekom duljeg vremena može dovesti do oštećenja mozga. Kod temperature preko 43oC dolazi do toplotnog udara koji može imati smrtnu posljedicu.

7.1.2.5 Podražajno djelovanje

Podražajna djelovanja se javljaju u nisko frekvencijskom području. U visokofrekvencijskom području kod frekvencija od 20-100 kHz (po osobi) u početku se javlja osjećaj „sputanosti“ koji nakon nekoliko sekundi prelazi u osjećaj topline.

7.1.2.6 Mikrovalni zvukovi

Pulsirajuće zračenje od 216-6550 MHz i srednji intenzitet od 0,4 mW/cm2 ljudi mogu razaznati kao pucketanje, zujanje, pištanje ili lupkanje ovisno o nastavnoj frekvenciji impulsa.- u početku se ovaj fenomen promatrao kao atermički efekt. Ipak se moglo dokazati da su mikrovalni zvukovi ustvari termički efekt: impulsna energija je dovela do kratko trajnog povećanja temperature od 5.10-6oC, što u glavi uzrokuje termoelastične tlačne valove i time utječe na sluh.

7.1.2.7 Reprodukcija

Općenito je poznato da zagrijavanje testisa može ograničiti pokretljivost spermatozoida a time i plodnost. Nastanak spermija se može umanjiti ili potpuno obustaviti. Kod miševa pod narkozom koji su bili izloženi mikrovalnom zračenju frekvencije 2,45 GHz, svi spermiji su kod srednjeg SAR-a od 5,6 W/kg (što odgovara temperaturi od testisa od 370C) bili ubijeni. Kod mužjaka štakora nastupila je kod temperature testisa od 39oC privremena sterilnost i kod temperature 450C nastupa trajna sterilnost. Kod ljudi se ne mogu izvući konačni zaključci iz malog broja epidemioloških studija.

7.2 Direktna atermička djelovanja To su efekti koji se ne mogu povezati s utjecajem topline. Njihovo postojanje se dugo osporava odnosno njihov utjecaj se ne smatra relevantnim. U nastavku slijedi pojašnjenje.


25

7.2.1 Krv likvor spremnici /gubitak kalcija

Krv likvor spremnici su biokemijski „spremnici“ koji sprečavaju da mozak nekontrolirano bude izložen promjenama koncentracije iona kao kalciji ili hormonima i aminokiselinama. Preko nisko frekvencijskih polja manjeg intenziteta (srednji SAR =1,3 mW/cm2) javlja se reverzibilna promjena propusnosti ovih spremnika za kalcij ione, koja se ne može objasniti termičkim efektom. Ovaj efekt se javlja kod određenih amplituda i frekvencijskih područja. Takva istraživanja su zahtjevna i traže veliku preciznost. Do sada utvrđeni efekti su mali i djelomično oprečni. Postojanje takvih djelovanja ipak nije isključeno. Konačna ocjena trenutno nije moguća.

7.2.2 Ponašanje

Iz mnogih istraživanja proizlazi da kod SAR >1 W/kg dolazi do određenih (reverzibilnih) promjena ponašanja kod životinja. U pokusima na životinjama sa štakorima (2,45 GHz, SAR= 0,7 mW/cm2) pokazuje se smanjena osjetljivost na električni podražaj za cca 20%, smanjena reakcija bijegom, smanjena pokretljivost i povećan broj grešaka kod korištenja automata za hranjenje. Rezultati su se razlikovali i sukladno vremenu kada su se odvijali.

7.2.3 Centralni živčani sustav

Prilikom pretraga je utvrđeno da visokofrekvencijska polja mogu utjecati na djelovanje lijekova za centralni živčani sustav. Moglo se utvrditi da se kod SAR > 8W/kg povećava lučenje određenih neurotransmitera odnosno smanjuje lučenje drugih.

7.2.4 Endokrini sustav

Visokofrekvencijsko zračenje može utjecati na nadbubrežnu žlijezdu, štitnu žlijezdu i lučenje hormona rasta. Kod nekih ispitivanja utvrđen je utjecaj na štitnu žlijezdu kod SAR=2,1 W/kg utvrđen, dok su kod drugih ispitivanja iste vrste do 25 W/kg nisu utvrđene promjene. Sad nije moguće utvrditi prag štetnosti.

7.2.5 Rak

Kancerogeni učinak visokofrekvencijskog zračenja nije do sada mogao nedvojbeno biti dokazan, niti u pokusima na životinjama niti u epidemiološkim studijama. Prije svega su dosadašnje studije pružile smjernice i osnove za daljnja detaljnija istraživanja izloženog stanovništva. Iz daljnjih istraživanja proizlazi da visokofrekvencijsko zračenje pogoduje raku, ali ga ne uzrokuje.

7.2.6 Mutagenost

Kod neznatnih povećanja temperatura nema ponovljenih istovjetnih opažanja promjena na kromosomima i DNK molekulama. Visokofrekvencijsko zračenje ne uzrokuje niti kod bakterija genetske promjene, osim kod temperatura koje su jasno izvan normalnog fiziološkog područja.


26

7.3 Indirektno djelovanje

7.3.1 Mikro šokovi

U dobro vodljivim metalnim predmetima mogu u elektro magnetskim visokofrekvencijskim poljima (npr. u blizini odašiljača) nastati opasni visoki izmjenični naponi između dviju točaka ili između predmeta i zemlje. Kod gradnje skela u blizini odašiljača na primjer mogu nastati takvi naponi na mjestima spojeva elementa. Kod pokretnih predmeta, kao na primjer kod kranova mpgu tijekom podizanja, spuštanja i okretanja nastati rezonancije s frekvencijom odašiljača. Visoko inducirani naponi prouzrokuju prilikom dodirivanja ovih predmeta mikro šokove, opekline, nekrozu tkiva i strah.

7.3.2 Opasnost od eksplozije

Svi metalni dijelovi koji se nalaze u visoko frekvencijskim poljima djeluju kao prijamne antene i mogu kod dovoljnog intenziteta polja prouzročiti u eksplozivnoj atmosferi zapaljenje, npr. kada inducirana struja do usijanja dovede tanke žice. Ovaj efekt može induciranjem napona u žicama za paljenje eksploziva dovesti po paljenja. Već su komercijalni i vojni odašiljači za vezu i radari usprkos malom intenzitetu aktivirali visoko eksplozivne fitilje. Pomoć može biti u smislu da se pridržava sigurne udaljenosti eksploziva od odašiljača. U visokofrekvencijskom području vrijedi npr. Sigurnosna udaljenost od detonatora do odašiljača snage do 1000 kW oko 250 m.

7.3.3 Zagrijavanje metala

Visokofrekvencijska polja induciraju u metalnim predmetima vrtložne struje koje za posljedicu imaju zagrijavanje metala. Kod nositelja metalnih implantata, elektrostimulatora srca i metalnog nakita može doći do lokalnih opeklina na mjestu gdje se nalazi metal. Zato bi osobe koje nose elektrostimulatore srca i implantate trebale izbjegavati veliko izlaganje. Metalni nakit treba skinuti kada se čovjek nađe u jakim poljima.

7.3.4 Naponske smetnje

Kod električnih uređaja može u blizini snažnih odašiljača doći do ometanja njihove funkcije. Pomoć je ostvariva u obliku oblaganja takvih uređaja protiv zračenja koje uzrokuje smetnje.

7.3.5 Utjecaj na elektrostimulatore srca

Trenutno u cijelom svijetu postoje stotine različitih tipova elektrostimulatora srca različite elektroničke građe. Broj nositelja elektrostimulatora srca se procjenjuje na milijune. Razlikuju se dvije vrste elektrostimulatora srca: stariji asinkroni s nepromjenjivom frekvencijom i novi sinkroni s varijabilnom frekvencijom. Asinkroni elektrostimulatori srca s nepromjenjivom frekvencijom daju stimulacijske impulse bez da u obzir uzmu spontani podražaj srca. Nedostatak je taj da možda u sporadičnom podražaju srca može elektrostimulator srca doći u kritičnu fazu i


27

potaknuti treptanje srčane komore, gdje bez liječničke pomoći može doći do zatajenja rada srca i smrti. Sinkroni elektrostimulatori srca s varijabilnom frekvencijom prepoznaju smetnju; uređaj se sam prilagođava u radu nepromjenjivo zadanoj frekvenciji. Sinkroni elektrostimulatori srca se dijele u dvije grupe: elektrostimulatori srca koji su u pripravnosti i na zahtjev. Elektrostimulatori srca koji su u pripravnosti pokreću se uz podražaj srčane pretkomore i odašilju vremenski definirani stimulacijski impuls u srčanu komoru (ventrikulu). Ako postoji samo podražaj ventrikule, tada se on usklađuje sa stimulacijskim impulsima elektrostimulatora srca. Nedostatak ovog elektrostimulatora srca je velika potrošnja energije, jer se u svakom slučaju stimulacijski impuls šalje u ventrikulu. Kod elektrostimulatora srca na zahtjev elektrode se koriste istovremeno i za nadzor rada srca. Stimulacijski impuls se samo tada šalje kada vlastiti impuls srca izostane dulje nego što to predviđeno vremenom tolerancije. Problem je ako signal smetnje nije prepoznat i zamijeni se za otkucaj srca; u tom slučaju reagiraju obje vrste elektrostimulatora srca različito: Kod elektrostimulatora srca koji je u pripravnosti slijedi nakon kratke smetnje, koja se smatra otkucajem srca, dodatni otkucaj srca koji ostaje bez posljedica. Postoji rizik da u najgorem slučaju radi ove nekoordinirane stimulacije signal smetnje dovede to titraja srčane komore i smrti. Ukoliko smetnja dulje traje, tada se brže odašilju stimulacijski impulsi. Frekvencija srca raste i govorimo o jurnjavi elektrostimulatora srca. U slučaju elektrostimulatora srca na zahtjev pogrešno tumačenje signala smetnje dovodi do inhibiranja stimulacije. Ovo tada bude primijećeno ako istovremeno izostane i vlastiti podražaj. Kod kratkih smetnji nema opasnosti. Ako inhibiranje stimulacije traje dulje, koja se istovremeno poklapa s izostankom vlastitog podražaja, dolazi do nedostatka prokrvljenosti i time do istih posljedica kao i titraj srčane komore. Pošto istovremeni nastanak ovih dvaju događaja predstavlja rijetkost, rezidualni rizik je mali.

7.3.5.1 Rizici za nosioce elektrostimulatora srca

Raspon od 20 do 200 mV je dovoljan kako bi se u najnezgodinjem slučaju elektrostimulator srca prebacio u frekvencijsko nepromjenjivi način rada. Ovo može biti slučaj i kod samog dodirivanja tipkala TV, dizala ili drugih uključenih električnih uređaja. Elektrostimulatori srca mogu biti ometani već kod desetine po propisima dozvoljene najviše struje u tijelu. I kod osoba nabijenih elektro statičkim elektricitetom može dodir s uzemljenim metalnim predmetima (npr., vodovod) dovesti do visokih struja, koje ometaju elektrostimulator srca. U električnim izmjeničnim poljima kod osoba koje slobodno stoje u polju od 2 kV/m utvrđen je nastanak smetnji. Prilikom dodira s električki nabijenim autom (npr. blizina odašiljača) mogu nastupiti smetnje od 200 V/m. Današnji elektrostimulatori srca imaju u pravilu „testne“ releje, s kojima liječnik na dotičnom srcu izvana pomoću magneta može promijeniti frekvenciju elektrostimulatora srca odnosno kontrolirati različite načine rada. Neželjeni sporedni


28

efekt pri tome je da ovi releji također i u drugim situacijama mogu dođi pod utjecaj magnetskog polja ( u području od 0,35 do 7 mT). Takva magnetska polja smetnji se mogu javiti i kod električnih aparata za brijanje, električnih četkica za zube ili prilikom prolaska kroz sustav osiguranja od krađe u trgovinama. U najneugodnijem slučaju dovoljno je 40 μT, da se elektrostimulator srca prebaci u frekvencijsko nepromjenjivi sustav rada. Električni uređaji u kućanstvu mogu proizvesti indukciju, koja može biti 10orostruko viša od valova smetnji elektrostimulatora srca. Posebnu pažnju treba obratiti na uporabu električnih aparata za brijanje jer su blizu tijela prilikom uporabe. Drugi izvori smetnji su uređaji za zavarivanje i indukcijske peći, koje – sukladno snazi- većini elektrostimulatora srca do nekih deset metara mogu smetati. U visoko frekvencijskom području zračenje sinusnog valnog oblika radi mjera zaštite od smetnji jedva da mogu smetati elektrostimulatorima srca. Kritična su samo modulirana polja čija modulacijska frekvencija je po veličini blizu frekvenciji srca. Takva zračenja nastaju u blizini radara i radio odašiljača. U medicini smetnje elektrostimulatora srca - prouzrokuju elektro terapija, visoko frekvencijska kirurgija i dijatermija. Treba voditi računa da se elektro kirurgija javlja i kod kozmetičkih i zubarskih zahvata. Mobilne telefone ne treba nositi u džepu blizu elektrostimulatora srca. Mobitel ne treba držati na onoj polovini tijela na uhu u kojoj se nalazi elektrostimulator srca. Treba uzeti u obzir da snaga mobitela 1800 MHz iznosi 1 W i 900 MHz 2W.

8 NORME I PROPISI ZA ZAŠTITU OSOBA U Austriji trenutno nema propisa za reguliranje zaštite osoba od elektromagnetskih polja. Kao važeća pravila tehnike uzimaju se ÖNORM S 1119 za nisko frekvencijska električna i magnetska polja u području 0 Hz do 30 kHz i ÖNORM S 1120 za mikrovalne pećnice i visokofrekvencijska polja u području 40 kHz do 3000 GHz (prilog A) Međunarodna komisija za zaštitu od ne ionizirajućeg zračenja (ICNIRP= je 1998 sukladno procjeni dostupne znanstvene literature utvrdila smjernice o graničnim vrijednostima za izlaganje elektromagnetskim poljima u frekvencijskom području od 0 Hz do 300 GHz. Granične vrijednosti ovih smjernica se zasnivaju na sigurnim zdravstveno bitnim efektima kao što su porast temperature u tkivu apsorpcijom energije tijekom izlaganja elektromagnetskim poljima (ICNIRP 1998). Europska Unija je 1999 objavila preporuku Vijeća za ograničavanje izlaganja općeg stanovništva. Što se najvećim dijelom zasniva na ICNIRP preporukama iz 1998 i zato se zasniva na znanstvenoj ocjeni rizika. U mnogim zemljama je usprkos tome donesena uredba, koja granične vrijednosti stavlja ispod onih u smjernicama ICNIRP-a. U Italiji su dekretom određene granične vrijednosti niže od onih u ICNIRP-u i preporuci Vijeća, pri čemu su granične vrijednosti snižene za vrijeme izlaganja preko četiri sata (Italija 1998). Švicarska uredba se zasniva na ICNIRP- u i preporuci Vijeća. Ali su za područja mobilne telefonije, radija , TV i radara utvrđene niže vrijednosti (NISV 1999).


29

9 POSTUPANJE PRILIKOM PROVJERE RADNIH MJESTA KOD ELEKTROMAGNETSKIH POLJA UKLJUČUJUĆI MJERE ZA PREVENCIJU – KONTROLNA LISTA (CHECK LIST)

9.1 Ako se na jednom ili više radnih mjesta javlja visoka struja: Ovo je slučaj kod visokih električnih priključnih vrijednosti i to uvjetuje magnetsko polje. Zatvoreni izvori zračenja su industrijski ili komercijalni uređaji, gdje objekti koji će biti ozračeni, budu smješteni u zaštićeni prostor, ali u nekim slučajevima primjene raspršeno zračenje ima visoke vrijednosti i granične vrijednosti se možda prekoračuju. Kod svih uređaja ovog tipa se koristi najvažnija karakteristika visokofrekvencijskog elektromagnetskog zračenja, a to je stvaranje topline u materijalu.

Primjeri: indukcijske peći i uređaji za zavarivanje plastike

Mikrovalno zagrijavanje snage od 150 KW

Zagrijavanje hrane u bolnicama

Industrija hrane za sušenje čipsa od krumpira i makarona

Industrija plastike prilikom zavarivanja folija

Očvršćivanje sintetskih smola i ekstruzija

Obrada drveta – sušenje drveta, papira, furnira i obloga

Poljoprivreda za sušenje žita

9.2 Da li se negdje u poduzeću javljaju visoki naponi? Ovo je slučaj u blizini visokonaponskih vodova i dovodi do električnih polja.

9.3 Da li su područja visokog intenziteta na prikladan način označena?

9.4 Da li su građevinske mjere za ograđivanje poduzete?

9.5 Postoje li znaci upozorenja za nositelje elektrostimulatora srca?

9.6 Postoje li znaci upozorenja za nositelje implantata?

9.7 Postoje li radna mjesta za žene (trudnice)?


30

9.8 Može li u području zračenja (elektromagnetskog naboja) doći do pojave eksplozivno sposobne atmosfere?

9.9 Da li su zaposleni upućeni o posebnim opasnostima?

9.10 Žale li se zaposleni na elektricitet?

9.11 da li je ikada kod uređaja, strojeva i postrojenja, koji odašilju elektromagnetsko zračenje, provedeno mjerenje?

9.12 Da li se koristi računalni program za evaluaciju?

9.13 organizacijske mjere prevencije:

Smanjenje ekspozicije kroz:

Isključivanje izvora zračenja

Smanjenje broja izloženih osoba

Smanjenje vremena zadržavanja za svakog zaposlenog

9.14 tehničke mjere prevencije

Smanjenje snage električnih potrošača

Daljinsko upravljanje strojevima i postrojenjima

Direktno spojiti metalne dijelove koji se dodiruju vodljivim spojevima

Smanjenje rezonancija npr. Dodavanjem izolatora u prijamnike (antene) kada je njihova duljima λ/2 , L rastavljeno na manje dijelove ▬▬▬▬ => ▬■▬■▬■▬ , ili promjena usklađivanja s kondenzatorima ili svitcima

Izrada ograđivanja izvora zračenja: materijal za ograđivanje, farbanje, tapete, zavjese itd.

9.15 ako dolazi do elektrostatičkog naboja:

Nositi rukavice, zaštitnu odjeću

Uzemljenje metalnih osjetljivih predmeta (stolova, ormare)

Upotreba izolirajućih podložaka


31

10 LITERATURA LEITGEB, Norbert: zračenje, valovi, polja. Uroci i djelovanje na okoliš i zdravlje. Deutsche Taschenbuchverlag, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York 1990 BERNARDT, J. PAULY, H.: O generaciji mogućih razlika kroz membrane elipsodialnih stanica u izmjeničnom električnom polju, Biophysik 10/1973, str 89 – 98 DUFTSCHMIED, Klaus, E: biološka djelovanja visoko frekvencijskih elektro magnetskih polja. U siguran rad. Međunaroni stručni časpopid za zaštitu na radu i medicinu rada, AUVA, knjiga 5/1994, str 26-29 Austrijski centar za istraživanje Seibersdorf: zaštita od ne ionizirajućeg elektro magnetskog zračenja, dio 2: visoko frekvencijsko i mikrovalno zračenje u frekvencijskom području 10 kHz – 3000 GHz, veljača 1988. biološka djelovanja visoko frekvencijskih elektromagnetskih polja na ljude i okoliš . dio 1. frekvencijsko područje 100 kHz do 300 GHz, izdanje Saveznog ureda za okoliš, šume i poljoprivredu /Švicarska, Bern 1990. ÖNORM S 1120 (pred norma): mikro valna i visoko frekvencijska polja. Dozvoljene vrijednosti izlaganja za zaštitu osoba u frekvencijskom području 30 kHz do 3000 GHz, mjerenja (1.7.1994) ICNIRP 1998, ICNIRP smjernice: smjernice za ograničavanje izlaganja u vremenu – različita električna, magnetska i elektromagnetska polja (do 300 GHz), ICNIRP, vol 74, br 4, travanj 1994 EU 1999, preporuka vijeća od 12.7.1999 za ograničavanje izlaganja stanovništva elektromagnetskim poljima (0Hz – 300 GHz9, Službeni glasnik EU L 199/59, 30.7.1999 Italija 1998, talijanski dekret broj 381, dekret broj 381, Odredbe koje utvrđuju maksimalne razine radijske frekvencije kompatibilne s ljudskim zdravljem, Ministarstvo okoliša (Italija, dekret od 10.9.1998, broj 381, B/RFE 038 NISV 99, uredba o zaštiti od ne ionizirajućeg zračenja, švicarski Parlament 23.12.1999. Radio odašiljači u Austriji. Podijeljeno po saveznim pokrajinama. Od 21.12 1993.

visokofrekvencijska elektromagnetska polja

Documents