VPLYV ELEKTROMAGNETICKÉHO VLNENIA NA ĽUDSKÝ ORGANIZMUS

1. Úvod

Keď vystupujeme z loďky na pevnú zem, napríklad na mólo, máme pocit väčšej istoty, pretože mólo je pevné a stabilné. Keby sme ale zväčšili atómy hmoty, z ktorej sa mólo skladá tak, že atómové jadro by bolo veľké ako lopta, prvý elektrón atómového obalu by bol vzdialený v desaťkilometrovej vzdialenosti. Medzi jadrom a obalom je pusto a prázdno, ale len zdanlivo. V tomto priestore sa v skutočnosti nachádzajú fotóny (intermediálne častice elektromagnetickej interakcie), ktoré udržujú správnu vzdialenosť elektrónov od atómového jadra. Naše telo je taktiež zložené z elektrónov a naše elektróny prostredníctvom ďalších fotónov vzájomne pôsobia (interagujú) s atómovými obalmi a tým vzniká dojem „pevnej pôdy pod nohami“.

 

2. História

Ešte na začiatku 19. storočia sa zdalo, že elektrické a magnetické deje majú rozdielnu povahu. K pochopeniu spoločnej povahy oboch javov prispeli dôležité experimenty André Ampéra a Michaela Faradaya. Ampér zistil, že okolo vodiča, ktorým preteká elektrický prúd, vzniká magnetické pole. Úplne kľúčovým bol objav elektromagnetickej indukcie v roku 1831. Farady dokázal, že premenné magnetické pole spôsobuje vznik elektrického poľa. Na základe týchto a ďalších experimentov vytvoril James Clerk Maxwell jednotnú teóriu elektromagnetického poľa, ktorú publikoval v roku 1873. Bolo jasné, že premenné elektrické pole umožňuje vznik magnetického poľa a naopak. Prvé veľké zjednotenie oboch síl bolo na svete. Dnes hovoríme o elektrických a magnetických dejoch spoločne ako o elektromagnetickej interakcii.

 

interakcia

Elektromagnetická interakcia je spôsobená intermediálnymi časticami, v tomto prípade fotónmi, ktoré si medzi sebou posielajú nabité častice. Zdroj: www.aldebaran.cz, Petr Kulhánek – Svítání 2014

 

3. Elektromagnetické pole

 

elmag

 

Elektromagnetické pole, ktoré sa šíri od zdroja, je schopné prenášať energiu, hybnosť aj moment hybnosti. Pole ako také nie je len matematickou konštrukciou, ale aj fyzikálnou realitou, ktorú si môžeme predstaviť ako sústavu fotónov schopných niesť vyššie uvedené atribúty. Pokiaľ fotóny narážajú na nejaké teleso (napríklad plachtu slnečnej plachetnice alebo len na chvost kométy), odovzdávajú mu svoju hybnosť, a tým na neho pôsobia tlakovou silou. Je to akoby ste hádzali hrach na stenu. Výsledná sila samozrejme záleží na tom, či sú fotóny telesom absorbované alebo sa od neho odrážajú. Vektor elektrického poľa kmitá v rovine kolmej na smer šírenia elektromagnetického signálu. Vektor magnetického poľa kmitá tiež v rovine kolmej na smer šírenia, navyše je ale kolmý na elektrický vektor.

 

4. Elektromagnetické spektrum

 

spektrum

Priepustnosť atmosféry. Atmosféra je priepustná len vo viditeľnom a rádiovom spektre. Čiastočne je priepustná aj v infračervenom spektre.

Zdroj: www.aldebaran.cz

 

Rádiové žiarenie

Hranica medzi mikrovlnami a rádiovými vlnami nie je presne stanovená a v rôznych schémach je rôzna. V tomto texte budeme za hranicu považovať hodnotu 15 cm. Rádiové vlny sú v tomto zmysle všetky elektromagnetické vlny s vlnovou dĺžkou dlhšou ako 15 cm, teda aj metrové, decimetrové alebo kilometrové vlny. Zvieraťom, ktoré by zodpovedalo svojou veľkosťou vlnovej dĺžke rádiových vĺn, je napríklad slon. Podstatná časť rádiových vĺn prechádza zemskou atmosférou, rádioastronómia sa preto vyvinula po optickej astronómii hneď ako druhá v poradí. Na vlnovej dĺžke 600 m prebieha Morseova komunikácia (vysielanie záchranného signálu SOS). Vlnová dĺžka 6000 km zodpovedá rozvodnej sieti o frekvencii 50 Hz. V bežnom živote sa s rádiovými vlnami stretávame napríklad pri televíznom a rozhlasovom vysielaní alebo pri prenose dát z rádiovej meracej techniky, a pod. V astronómii v rádiovej oblasti žiaria výtrysky z čiernych dier a iných objektov, molekulárne a prachové mraky, aj mnoho ďalších zdrojov.

 

pomer

 

Mikrovlnné žiarenie

 

 

planck

 

Za mikrovlny považujeme časť spektra s vlnovou dĺžkou od 0,4 mm do 15 cm (frekvencia od 2 GHz do 750 GHz). Mikrovlnným vlnovým dĺžkam zodpovedá veľkosť hmyzu. Typickým príkladom môže byť mravec alebo včela. S mikrovlnami sa v praxi stretávame pri televíznom vysielaní, pri polohovom systéme GPS, WIFI alebo pri ohreve potravín v mikrovlnnej rúre (vlnová dĺžka 12,24 cm). Vo vesmíre žiari v mikrovlnnej oblasti reliktné žiarenie z obdobia konca Veľkého tresku (maximum má na vlnovej dĺžke 1 mm), plyn a prach v galaxiách, rodiace sa hviezdy a najchladnejšie miesta vo vesmíre.

 

Infračervené žiarenie

 

inforziar

 

Je elektromagnetické žiarenie s dlhšou vlnovou dĺžkou, ako má viditeľné svetlo, v rozsahu od 0,75 μm do 400 μm. Infračervené žiarenie objavil v roku 1800 William Herschel pri rozklade slnečného svetla hranolom. Zistil, že za červenou farbou existuje ďalšie žiarenie, ktoré zohreje teplomer. IR žiarenie využívame v infražiaričoch, v infralampách, pri infraterapii, v diaľkových ovládačoch, v termovízii, v snímačoch na zlodeja, v diaľkových teplomeroch a pri diaľkovom prieskume Zeme. IR žiarenie prechádza zemskou atmosférou len čiastočne, v tzv. oknách.

 

Viditeľné žiarenie


 

svett

 

Typickými útvarmi s rozmermi zodpovedajúcimi vlnovým dĺžkam viditeľného žiarenia sú jednoduché baktérie (300 – 700 nm). Viditeľné svetlo prechádza atmosférou, preto sa ako prvá vyvinula optická astronómia. Aj ľudské oko sa za milióny rokov prispôsobilo spracovaniu viditeľného žiarenia, ktoré prechádza atmosférou. K najznámejším vizuálnym prístrojom za hranicami atmosféry patrí Hubbleov ďalekohľad. Optické ďalekohľady na Zemi dnes vedia kompenzovať turbulencie atmosféry (systém adaptívnej optiky), a preto už nie je dôvod umiestňovať optické prístroje do vesmíru. Ten zostane doménou röntgenovej, gama, UV, IR a mikrovlnnej astronómie, lebo tieto vlnové dĺžky zemskou atmosférou buď neprechádzajú, alebo prechádzajú len čiastočne.

 

Ultrafialové žiarenie

 

korona

 

Typickými útvarmi s rozmermi zodpovedajúcimi vlnovým dĺžkam ultrafialového žiarenia sú víry (17 ÷ 300 nm). Na Zemi sa stretávame s ultrafialovým žiarením hlavne pri opaľovaní, kde je jeho vplyv väčšinou negatívny. UV žiarenie sa využíva na dezinfekciu povrchu, na excitáciu luminoforov (napríklad pri ochranných prvkoch bankoviek a pod.). V astronómii vyžarujú v UV oblasti hviezdy (vrátane nášho Slnka). V UV oblasti tiež žiari polárna žiara.

 

V biológii delíme UV žiarenie na:

UVA1, UVA2 – spôsobuje opálenie kože, ktorá ju chráni pred poškodením. Delenie na UVA1 a UVA2 súvisí s rôznou reakciou DNA na UV žiarenie.

UVB – pomáha produkcii vitamínu D.

UVC – je škodlivé pre človeka.

 

Röntgenové a GAMA žiarenie

 

cygar

 

Typickým útvarom s rozmermi zodpovedajúcimi vlnovým dĺžkam röntgenového žiarenia je atómový obal, pri gama žiarení atómové jadrá a jeho časti. Na Zemi sú zdrojom röntgenového žiarenia röntgenové lasery alebo röntgenové lampy. Zdrojom gama žiarenia je rozpad atómových jadier. Vo vesmíre sú zdrojmi röntgenového a gama žiarenia vysoko energetické procesy v akrečných diskoch čiernych dier, v okolí neutrónových hviezd, pri explóziách supernov, v jadrách aktívnych galaxií a pri splynutí kompaktných objektov (bielych trpaslíkov, neutrónových hviezd a čiernych dier).

 

5. Vplyv elektromagnetického vlnenia na ľudský organizmus

Gama a röntgenové žiarenie patria do oblasti ionizovaného žiarenia, ktoré sa dramaticky odlišuje od rádiovej oblasti, ktoré je charakteristické pre neionizujúce žiarenie (včítane oblasti mikrovlnnej, IR, viditeľnej a UV).

 

Interakcia elektromagnetického poľa s človekom sa začala skúmať po druhej svetovej vojne, kedy nastúpila televízna, rozhlasová a radarová technika. Jedným z majoritných efektov elektromagnetického poľa na hmotu je jej ohrev a preto je dôležité tento tepelný efekt sledovať.

 

Ochrana zdravia pred neionizujúcim žiarením bola zosumarizovaná v 90. rokoch 20. storočia, kedy bolo vytvorené medzinárodné odporúčanie na ochranu zdravia pred neionizujúcim žiarením (ICNIRP, IEEE, ACGIH). V roku 1999 svetová zdravotnícka organizácia WHO odporučila dodržiavanie prípustných expozičných hodnôt, ktoré boli stanovené komisiou ICNIRP a sú dostatočné pre ochranu zdravia.

 

V roku 1999 odporučila Rada Európy expozičné limity podľa ICNIRP všetkým európskym štátom. Podľa špecifickej miery absorpcie (SAR) a lokálnej expozície tela sú predpísané minimálne medzné štatistické hodnoty SAR: nad 6 minút vo výške
2 W/kg pre hlavu a trup a 4 W/kg pre končatiny.

 

Na Slovensku je v platnosti Vyhláška 534/2007 Z. z., ktorá nadobudla účinnosť od 1. 12. 2007: Vyhláška Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky o podrobnostiach o požiadavkách na zdroje elektromagnetického žiarenia a na limity expozície obyvateľov elektromagnetickému žiareniu v životnom prostredí.

 

6. Elektromagnetická nezávadnosť rádiového systému 868 (dataii) spoločnosťou Techem

(Výskumné stredisko elektromagnetických vplyvov (femu), Aachen, Nemecko)

Rádiový systém 868 spoločnosťou Techem slúži na bezdrôtovú registráciu spotreby energie a vody. Jednotlivé moduly vysielajú v pravidelných intervaloch maximálne 8,4 ms dlhé frekvenčne modulované mikrovlnné telegramy s prenosovou frekvenciou od 868 MHz. Vysielací výkon jednotlivých modulov je len 10 mW, a preto môžu byť jednotlivé moduly prevádzkované v blízkosti ľudského tela, čím sa vystaví ľudské telo hodnote špecifického absorpčného prenosového výkonu (SAR) v maximálnej výške 0,1 W/kg. Ide o časovo štatistickú hodnotu SAR, ktorá má však z dôvodu nízkych intervalov vysielania telegramov najmenej 3570-krát slabší účinok ako maximálna hodnota.

 

V prípade tejto modulácie ide o druh nízkofrekvenčných pulzne modulovaných mikrovĺn, ktoré sa tiež používajú pri mobilných telefónoch a virtuálnych súkromných sieťach WLAN. Verejnosťou sú takéto modulované mikrovlny z dôvodov údajných závažných zdravotných účinkov búrlivo diskutované a spochybňované.

 

Z platných predpisov aj pre frekvenciu vo výške 868 MHz a lokálnej expozícii tela sú predpísané ako minimálne medzné hodnoty Štatistické hodnoty SAR nad 6 minút vo výške 2 W/kg pre hlavu trup a 4 W/kg pre končatiny.

 

Publikované prieskumy neuvádzajú vo výsledkoch žiadne iniciované účinky mikrovĺn mobilného telefónu, ktoré sú minimálne tisíckrát silnejšie než mikrovlny rádiového systému 868 (Techem). Vznik subjektívnych ťažkostí, ako napr. bolesti hlavy, migrény, nespavosť alebo únava je často založená na existencii mobilných rádiových polí. V niekoľkých epidemiologických prieskumoch a probačných štúdiách bola sledovaná otázka, či je možné túto súvislosť potvrdiť. Práca s kontrolovanou expozíciou túto skutočnosť potvrdiť nemohla, prieskum obyvateľstva na základnom stanovišti v blízkosti vysielača poskytoval pre možný vznik ujmy úplne slabé tendencie.

 

Účinok pôsobenia mobilných rádiových polí na funkciu mentálnej aktivity ako aj na rôzne funkcie centrálneho nervového systému je sledovaný v rámci prieskumov s respondentmi experimentov so zvieratami. V súlade s predchádzajúcimi výsledkami väčšina nových prác dokazuje len nepatrné zlepšenie funkcií mentálnej aktivity respondentov, ale nevykazuje žiadne nedostatky spôsobené vystavením mikrovlnám mobilných rádiových systémov. Ako možná príčina týchto účinkov je diskutované lokálne zahrievanie mozgu, ku ktorému však pri používaní rádiového systému 868 v žiadnom prípade nemôže dochádzať. Experimenty so zvieratami nepriniesli žiadne jednoznačné potvrdenie pozitívneho či negatívneho účinku na učebné a pamäťové schopnosti pôsobením rádiového poľa o intenzite, ktorá vzniká pri používaní dnešných typov mobilných telefónov.

 

Narušenie kvality spánku mobilným rádiovým poľom bolo preverované mnohými laboratórnymi vyšetreniami s respondentmi, pričom ako zdroj mikrovĺn boli použité všetky polia mobilných telefónov. Jedna zo skorších štúdií mala dokázať skrátenie fázy spánku (REM) pôsobením týchto mikrovĺn, opakovanie tejto štúdie s rovnakou skupinou však tento záver nepotvrdilo. Taktiež mladšie štúdie nemôžu jednoznačne dokázať ovplyvňovanie kvality spánku pôsobením rádiových polí. Tým skôr sú takéto účinky nemysliteľné pri mnohonásobne slabších mikrovlnách rádiového systému 868 (Techem).

 

K narušeniu zmyslových orgánov, najmä zraku, môže dôjsť len pôsobením veľmi silných mikrovĺn, ktoré sa však bežne nevyskytujú.

 

V prípade slabých mikrovĺn rádiového systému 868 (Techem) je táto otázka úplne bezvýznamná. Prieskumy, týkajúce sa poškodenia elektronických implantátov potvrdili, že mikrovlny mobilných telefónov v D-sieti môžu spôsobiť poškodenie, pokiaľ sú tieto prístroje užívané v bezprostrednej blízkosti (<10 cm) od implantátov. Podstatne nižšia intenzita poľa a periodicita vysielaných telegramov rádiového systému 868 (Techem) teda úplne vylučujú, že by ich používaním mohlo dochádzať k poškodeniu elektronických implantátov.

 

medzne hodnot

Prieskum biologicko-elektromagnetického ovplyvňovania rá­dio­vého systému Techem

 

7. ZÁVER

Na základe súčasných poznatkov sú zdravotné riziká veľmi nepravdepodobné. Z hľadiska elektromagnetickej nezávadnosti a taktiež s prihliadnutím na najnovšie poznatky neexistujú žiadne pochybnosti o tom, že rádiový systém 868 spoločnosi Techem môže byť využívaný v obytných miestnostiach ako aj vo verejných priestoroch a v oblastiach výkonu pracovných činností.

 

Literatúra:

[1]   Nezávislý posudok - Výskumné stredisko elektromagnetických vplyvov (femu), prof. Dr. J. Silny, Univerzitná klinika Porýnsko-vestfálskej technickej univerzity v Aachene, Nemecko, jún 2004

[2]   Vyhláška 534/2007 Z.z. Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky

[3]   Státní zdravotní ústav Praha, Národní referenční laboratoř pro neionizujúci elektromagnetická pole a záření, www.szu.cz

[4]   Katedra fyziky FEL ČVUT Praha, www.aldebaran.cz

[5]   Petr Kulhánek a kolektiv: Astronomie a fyzika – svítání, 2014

 

 

Ing. Peter Weiss, TECHEM spol. s r. o.

e-mail: peter.weiss@techem.sk