Az elektromágneses terek szabályozása és környezet-egészségügyi vizsgálata
Thuróczy György Országos Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi Kutató Intézet Nem-Ionizáló Sugárzások Főosztálya 1221 Budapest, Anna u 5 tel: (1) 482 2019 fax: (1) 482 2020
[email protected], www.osski.hu
Nem-ionizáló sugárzások spektruma Egyen Rádiófrekvenciás áram Extrém alacsony sugárzások(RF) frekvenciák(ELF) Látható Nagyon alacsony Mikrohullám(MW) fény és alacsony Ultraibolya frekvenciák(VLF, LF) Infravörös sugárzás(UV) sugárzás(IR)
Ionizáló sugárzás
Nem-ionizáló sugárzás(NIR) Frekvencia: kHz
0
102
104
MHz
106
GHz
108
1010
1012
1014
1016
Dozimetriai fogalmak •
Állandó (DC) elektromos (villamos) és mágneses tér: – – –
•
Villamos térerősség Mágneses térerősség Áramsűrűség (testszövetben)
V/m A/m mA/m2
10 kHz-10 GHz között – – – – –
•
V/m A/m Tesla
1 Hz-10 MHz között – – –
•
Villamos térerősség Mágneses térerősség Mágneses indukció
Villamos térerősség Mágneses térerősség Teljesítménysűrűség Fajlagosan elnyelt teljesítmény (SAR) Fajlagosan elnyelt impulzus energia (SA)
V/m A/m W/m2 W/kg mJ/kg
10 GHz-300 GHz –
Teljesítménysűrűség
W/m2
Alacsonyfrekvenciás terek (10 kHz-ig) Elektromos (villamos) tér
Mágneses tér
• • • • •
Indukált áramsűrűség, mint alapkorlát Modell: V/m mA/m2
Modell: A/m (Tesla) mA/m2 µo=µ 50 Hz, 100 µT -> 0,2-2 mA/m2
Rádiófrekvenciás sugárzások FORRÁS
SUGÁRZÁS
P(W), f, G (W), G, f →P EIRP
E(V/m), H(A/m) S(W/m2)
ELNYELŐDÉS SAR W/kg
300 kHz-10 GHz Elektromágneses tér keletkezése
Környezet
Ember
Rádiófrekvenciás sugárzás elnyelődése Elektromos térerősség E (V/m)
Teljesítménysűrűség S (W/cm2) Mágneses térerősség, H (A/m) Fajlagosan elnyelt teljesítmény SAR (W/kg)
Dozimetriai alapfogalmak: Levegőben mérhető elektromágneses mértékegységek és az emberben (objektumokban) elnyelt teljesítmény (Specific Absorption Rate)
Ember RF Expozíciója
E-field 20 W 2100 MHz 3G antenna 80 cm-re az embertől 10 g SAR = 1.6 W/kg, whole-body SAR = 0.04 W/kg
SAR
Rádiófrekvenciás sugárzás elnyelődése
Ember (70 MHz) gyerek (300 MHz) egér (2450 MHz)
Frekvencia (MHz)
Az elnyelt teljesítmény SAR (W/kg) frekvenciafüggése és a testmérettől való függése 10 W/cm2 levegőben mérhető teljesítménysűrűség esetében
Nagyfrekvenciás terek 10 kHz-10 GHz) • Az emberben elnyelt teljesítmény (energia W/kg-ban) függ: – Frekvencia – Testméret – Intenzitás
• A frekvenciafüggő elnyelés négy tartománya: – – – –
szubrezonáns rezonáns inhomogén lokális elnyelődés Felszíni elnyelődés
< 20 MHz 20 - 300 MHz 300 MHz - 2 GHz >10 GHz
Elnyelési képesség [W/kg]/[W/m2]
Elnyelési képesség: egésztest síkhullám E H E
K
E H
K
Szabályozás: Alapdokumentumok
Dozimetriai alapelvek az ICNIRP ajánlásában (1998) • Az expozíció dozimetriai alapkorlátai (basic restrictions) – az emberben indukált áramsűrűség mA/m2 – az emberben elnyelt teljesítmény, (SAR) W/kg-ban (10g-ra átlag) – az emberben elnyelt impulzus energia SA mJ/kg
• Az expozíció korlátainak származtatott mennyiségei (reference levels) – Levegőben mérhető térerősség (V/m, A/m), mágn. indukció (Tesla) – Levegőben mérhető teljesítménysűrűség (W/m2)
• Exponált személyek: – Lakossági (general public) – Foglalkozási (occupational)
A határértékek kialakításának alapelvei az ICNIRP irányelvében (1998) • Küszöbértéken alapul • Nincs kumulatív hatás (akut hatások) • Egészségre gyakorolt (káros) hatás ≠ Biológiai hatás (válasz) • Kisfrekvenciás terek – ingerelhető szövetek stimulálása (szöveten átfolyó áramsűrűség hatására) – Idegrendszer ingerlése (stimulálása)
• Nagyfrekvenciás terek – Magasabb rendű Idegrendszeri hatások (viselkedés) – Hőhatás (SAR) – Hallásérzet (pulzusmoduláció, SA)
Jelenleg elfogadott RF dózis-hatás összefüggés:
Bizonyítottan káros hatások
az egészségi (káros) hatásnak küszöbértéke van
Küszöbintenzitás
(lakossági) 50x (fogl.)
Hőmérséklet emelkedéssel összefüggő hatások
10x
0.08 0.4 egyéb intézkedések
4.0
bizt.faktorok (ICNIRP)
SAR (W/kg)
EMF expozíció alapkorlátai (ICNIRP, 1998)
Az ICNIRP ajánlása 50 Hz-es EMF térre
Az ICNIRP ajánlásai 50 Hz-es elektromos és mágneses tér esetében
Indukált áramsűrűség (mA/m2) Elektromos térerősség (kV/m) Mágneses indukció (µT)
Lakossági 2
Foglalkozási 10
5
10
100
500
Fajlagosan elnyelt teljesítményre (SAR) vonatkozó határértékek (10 MHz-10 GHz) Alapkorlátok
SAR W/kg
Egésztest
NRPB
EC*
ICNIRP
ANSI/IEEE**
(UK)
(EU)
(ENSZ)
(USA)
Minden ember
Lakosság Dolgozók Lakosság Ellenőrzött
Nem-ell.
0.4
0.08
0.4
0.08
0.4
0.08
10
2
10
2
8
1.6
Fej
(10 g)
(10 g)
(10 g)
(10 g)
(1 g)
(1 g)
Átlagolási idő
6 min
6 min
6 min
6 min
6 min
6 min
* 1999/519/EC ajánlás, 63/2004 ESzCsM rendelet ** SAR átlaga 10 g-ra kevésbé szigorú mint 1 g-ra.
Az ICNIRP ajánlása állandó EMF térre • Mágneses tér - foglalkozási – Munkanapra vonatkozó átlag – Maximális érték – Végtagok:
200 mT 2 T 5 T
• Mágneses tér - lakossági – Folyamatos – Implantált eszközök esetében
40 mT 0.5 mT
• Elektromos tér – Érzékelés
nincs limit 10-45 kV/m
A vonatkoztatási határérték (reference levels) kialakítása: nagyfrekvenciás EMF terek
E
E H K
H K
Vonatkoztatási határértékek (reference levels) lakossági expozíció
63/2004 ESzCsM rendelet (519/EC/1999 alapján ) Vonatkoztatási határértékek az (0 Hz-300 GHz) Vonatkoztatási határértékek az elektromos, mágneses és elektromágneses terekre (0 Hz - 300 GHz, effektív értékek). Frekvencia tartomány
Elektromos térerősség (V/m)
Mágneses térerősség (A/m)
Mágneses indukció (µT)
0- 1 Hz 1-8 Hz 8 - 25 Hz 0,025 – 0,8 kHz 0,8 - 3 kHz 3 - 150 kHz 0,15 - 1 MHz 1-10 MHz 10-400 MHz 400 - 2000 MHz 2 - 300 GHz
10 000 10 000 250/f 250/f 87 87 87/ f ½ 28 1,375 f ½ 61
3,2 x 104 3,2 x 104/f² 4000/f 4/f 5 5 0,73/f 0,73/f 0,073 0,0037 f 1/2 0,16
4 x 104 4 x 104/f² 5000/f 5/f 6,25 6,25 0,92/f 0,92/f 0,092 0,0046 f 1/2 0,20
63/2004 (VII.26) ESzCsM rendelet, 1 sz. melléklet
Ekvivalens síkhullám teljesítménysűrűség Seq (W/m2) _ _ _ _ 2 f/200 10
Vonatkoztatási határértékek (reference levels) foglalkozási expozíció
2004/40/EC Directive/1. Munkahelyre vonatkozó, 0 Hz-300 GHz-ig terjedő frekvenciatartományban az elektromágneses sugárzás megengedett egészségügyi felső határértékei expozíciós határértékek (alapkorlátok) és intézkedési szintek (vonatkoztatási határértékek) Intézkedési szintek: az expozíciós határértékekből származtatott határérték, a gyakorlatban végzett expozíció mérések céljaira.
Hatályba lépés EU-ban: 2004. április 29. EU országoknak legkésőbb 2008. április 30-ig át kell nemzeti jogszabályt bevezetni.
2004/40/EC Directive/2. Intézkedési szintek (vonatkoztatási határértékek) (munkahelyre)
Frekvencia 50 Hz 10-400 MHz 900 MHz 1800 MHz Intézkedési szint
500 µT
(61,4 V/m =) 2250 2 2 µW/cm 1000 µW/cm
2250 µW/cm2
Elektromos és mágneses terek forrásai állandó és 50 Hz-es terek
Sztatikus terek • NMR berendezések • alumínium kohászat • városi villamos közlekedés 50 Hz-es mágneses és elektromos terek • transzformátorok • távvezetékek • áramot felhasználó berendezések
Mágneses indukció (µ µT) különböző távvezetékek esetében
Mágneses indukció (µ T)
10 400 kV
9 8
220 kV
7 6
120 kV
5 4 3 2 1 0 -50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
Távolság (m)
A mágneses indukció nagysága, illetve az elektromos térerősség a távvezetéktől távolodva gyorsan csökken (pl 20 m-re: 2,8 µT, 1,8 µT, ill. 0,3 µT)
Transzformátor állomások feletti lakás és iroda • egy transzformátor állomás általában 100-150 lakást lát el munkahely (iroda) estén akár az egész üzemet egy trafó látja el • a transzformátor állomás feletti helyiségben az átlagosnál magasabb mágneses tér mérhető
Transzformátor (10/04 kV)
Transzformátor az R,S,T sínekkel (zöld, sárga, piros)
Transzformátorok épületekben •
Expozíció más forrásból : – Háztartási berendezések – Egyéb elektromos források (transzformátor)
•
A transzformátor feletti lakásban magasabb a mágneses tér az átlagosnál.
A hazai transzformátor felett a padlószinten maximum 50 µT-t mértünk és általában 1-10 µT között van (OSSKI vizsgálatok NKFP projekt). Egyéb elektromossággal ellátott lakásban a mágneses tér 0.05-0.2 µT között változik. Az EU és nemzetközi ajánlás lakosságra állandó tartózkodásra 100 µT-t engedélyez Foglalkozási intézkedési szint 500 µT
Számítógépes képernyők Nem-ionizáló sugárzások: • Elektrosztatikus tér – „porbombázás” • 50 Hz-es elektromos és mágneses tér alacsony szintű • Igen alacsony frekvenciák – 15-45 kHz-es tartomány ma már általában alacsony szintű Külső ELF (50 Hz-es), 1-2 µT feletti mágneses tér képernyő remegést idéz elő, melynek nézése erősen szem rongáló Ergonómia, képalkotás minősége…
Emberi RF expozíció a környezetben és a munkahelyeken munkahelyi
környezeti
Középfrekvenciás tartomány: 0.3-3 MHz
Mantiply, 1997
Emberi RF expozíció a környezetben és a munkahelyeken munkahelyi
környezeti
Nagyfrekvenciás tartomány: 30-300 MHz
Mantiply, 1997
Emberi RF expozíció a környezetben és a munkahelyeken munkahelyi
környezeti
Ultra High Frequency range: 0.3-3GHz
Mantiply, 1997
Nagyfrekvenciás elektromágneses tér Legfontosabb források: • PVC hegesztők (27 MHz) • Szárító- főző berendezések (27-80 MHz) • Diatermiás készülékek (27, 434 és 2450 MHz) • Rádió és TV adóállomások (80 – 800 MHz) • Rádiótelefon (bázisállomások) (900, 1800 és 2100 MHz)
Műanyag hegesztő berendezések ipari és magán alkalmazás Jellemző üzemi frekvencia: 27 MHz Postai zavarvédelem (szomszéd TV-jének zavarása) miatt lakott terület közelében árnyékolt fülkébe kell helyezni – a dolgozóval együtt! Így a dolgozó a visszaverődő sugárzást is kapja. A megengedett szint feletti értékek gyakran előfordulnak a dolgozó szem és/vagy gonád magasságában. Árnyékolás (dolgozó védelme) igen körülményes, mivel a hegesztendő anyag ki- és berakása gátlódna, mely a termelékenységet igen erősen lecsökkenti. Távolságtartás vagy árnyékolás lehetséges. Intézkedési szint: 2004/40/EC: 61,4 V/m
Kamion ponyva hegesztés (felülnézet)
FIAB 20 kW-os készülék
Hegesztendő felület
Hegesztő fej 102-320 V/m 28-85 V/m
0,5 m-re 60 V/m
gépkezelő
2004/40/EC Európai direktívában intézkedési szint: 61 V/m (27,12 MHz)
Keskeny PVC „szalag” hegesztés (felülnézet)
FIAB 4 kW-os Hegesztendő felület
készülék
hegesztő fej
172-286 V/m
gépkezelő 1,0 m-re 61 V/m
2004/40/EC Európai direktívában intézkedési szint: 61 V/m (27,12 MHz)
Diatermiás berendezések egészségügyi alkalmazás Frekvencia szerint három alaptípus: • 27 MHz üzemi frekvencia • 434 MHz üzemi frekv. • 2450 MHz üzemi frekv. A berendezések közelében a megengedett szint körüli értékek előfordulnak, mely az asszisztenciát éri, ezért célszerű árnyékolt fülkékbe helyezni a készülékeket.
Rádió- és TV adóállomások Középhullámon (kHz-es tartomány) nagy teljesítmények • általában védőövezeten kívül megengedett szint alatti sugárzási szintek • kisugárzott teljesítmény kW – MW 80-800 MHz-es URH adók környezetében (pl. Szabadsághegyi adó) az utcai légvezetékek az épületekben másodlagos sugárforrásként szerepelhetnek • kisugárzott teljesítmény néhány 100 W – néhány 100 kW A nagy teljesítményű rádió adóállomások általában lakott területtől távol vannak de a dolgozókat magas expozíció érheti.
A környezeti RF expozíciók változása – RF adók, elsősorban a mobil hírközlés bázisállomásainak száma növekszik – RF expozíció növekedése:
50 µW/m2 500 µW/m2
1980 (USA): 1999 (Svéd):
– A GSM részarányának növekedése az RF elektromágneses környezetben jelentősen növekszik (EU-OSSKI mérések 2000-2003) – A beltéri RF expozíció növekedése várható az új vezetéknélküli eszközök miatt Hely/rendszer belváros város A környezeti elektromágneses expozíciók RF összetevői Svédországban (30 MHz-2100 MHz) (Hamnerius , 1999)
vidék
lakás
ált.
Rádióadó
13
1
11
20
15
TV-adó
13
1
48
24
23
NMT 450
2
1
2
0
1
NMT 900
1
2
0
0
1
GSM 900
61
53
39
41
47
GSM 1800
4
9
0
5
3
Egyéb
6
33
0
10
10
Környezeti elektromágneses tér 80 MHz-1850 MHz között 115,0 E l e k tr o m o s té r e r ő s s é g (d b u V / m )
GSM 900 105,0
95,0
GSM 1800
Vert (dbuV/m)
85,0
Hor(dbuV/m) Z (dBuV/m)
75,0
65,0
55,0 80,0
280,0
480,0
680,0
880,0
1080,0
Frekvencia (MHz)
1280,0
1480,0
1680,0
Radar berendezések katonai és polgári alkalmazás Jellemző üzemi frekvencia: GHz-es tartomány; impulzusos sugárzás Katonai vagy meteorológiai felderítés, követés Csúcsteljesítmény: kW-MW Árnyékolás, munkaszervezés megoldható
Aktuális kérdések • Egyidejű expozíciók meghatározása • Nem-szinuszos hullámformák (pl. dB/dt) • Hosszúidejű hatások (pl. nem-termális hatás) – ELF (50Hz) IARC besorolás (2001) – RF IARC besorolás (2008?)
• Exponált személyek differenciálása (foglalkozási, lakossági, egyéb?) • Középfrekvenciás tartomány (10 kHz-10 MHz) • Erősen inhomogén expozíció (dolgozók expozíciója)
Mérjünk vagy számítsunk?
A mérésben mindenki hisz, kivéve azt aki végezte.
A számításokban senki sem hisz, kivéve aki végezte.
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
Egyidejű expozíciók összegzése: alapkorlátok Alacsonyfrekvenciás terek
Nagyfrekvenciás terek
Egyidejű expozíciók- kisfrekvenciák vonatkoztatási határértékek (reference levels)
Egyidejű expozíciók- nagyfrekvenciák: vonatkoztatási határértékek (reference levels)
