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 thuroczy@hp.osski.hu, 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) Nem-ionizáló sugárzás(nir) Ionizáló sugárzás Frekvencia: khz MHz GHz 0 10 2 10 4 10 6 10 8 10 10 10 12 10 14 10 16
Dozimetriai fogalmak Állandó (DC) elektromos (villamos) és mágneses tér: Villamos térerősség V/m Mágneses térerősség A/m Mágneses indukció Tesla 1 Hz-10 MHz között Villamos térerősség V/m Mágneses térerősség A/m Áramsűrűség (testszövetben) ma/m 2 10 khz-10 GHz között Villamos térerősség V/m Mágneses térerősség A/m Teljesítménysűrűség W/m 2 Fajlagosan elnyelt teljesítmény (SAR) W/kg Fajlagosan elnyelt impulzus energia (SA) mj/kg 10 GHz-300 GHz Teljesítménysűrűség W/m 2
Alacsonyfrekvenciás terek (10 khz-ig) Elektromos (villamos) tér Mágneses tér Modell: A/m (Tesla) ma/m 2 µ o =µ 50 Hz, 100 µt -> 0,2-2 ma/m 2 Indukált áramsűrűség, mint alapkorlát Modell: V/m ma/m 2
Rádiófrekvenciás sugárzások FORRÁS SUGÁRZÁS ELNYELŐDÉS SAR W/kg P(W), f, G P EIRP (W), G, f E(V/m), H(A/m) S(W/m 2 ) 300 khz-10 GHz Elektromágneses tér keletkezése Környezet Ember
Rádiófrekvenciás sugárzás elnyelődése Elektromos térerősség E (V/m) Teljesítménysűrűség S (W/cm 2 ) 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 SAR 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
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/cm 2 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 < 20 MHz rezonáns 20-300 MHz inhomogén lokális elnyelődés 300 MHz - 2 GHz Felszíni elnyelődés >10 GHz Elnyelési képesség [W/kg]/[W/m2]
Elnyelési képesség: egésztest síkhullám E H E E H K K
Szabályozás: Alapdokumentumok
Dozimetriai alapelvek az ICNIRP ajánlásában (1998) Az expozíció dozimetriai alapkorlátai (basic restrictions) az emberben indukált áramsűrűség ma/m 2 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/m 2 ) 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: az egészségi (káros) hatásnak küszöbértéke van Bizonyítottan káros hatások Küszöbintenzitás (lakossági) 50x (fogl.) 10x Hőmérséklet emelkedéssel összefüggő hatások 0.08 0.4 4.0 SAR (W/kg) egyéb intézkedések bizt.faktorok (ICNIRP)
EMF expozíció alapkorlátai (ICNIRP, 1998)
Az ICNIRP ajánlása 50 Hz-es EMF térre Az ICNIRP ajánlásai 50 Hz-es elektromos és mágneses tér esetében Lakossági Foglalkozási Indukált áramsűrűség 2 10 (ma/m2) Elektromos térerősség 5 10 (kv/m) Mágneses indukció (µt) 100 500
Fajlagosan elnyelt teljesítményre (SAR) vonatkozó határértékek (10 MHz-10 GHz) Alapkorlátok SAR W/kg NRPB (UK) Minden ember EC* (EU) Lakosság ICNIRP (ENSZ) Dolgozók Lakosság ANSI/IEEE** (USA) Ellenőrzött Nem-ell. Egésztest 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08 Fej 10 (10 g) 2 (10 g) 10 (10 g) 2 (10 g) 8 (1 g) 1.6 (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 200 mt Maximális érték 2 T Végtagok: 5 T Mágneses tér - lakossági Folyamatos 40 mt Implantált eszközök esetében 0.5 mt Elektromos tér nincs limit Érzékelés 10-45 kv/m
A vonatkoztatási határérték (reference levels) kialakítása: nagyfrekvenciás EMF terek E H E H K 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) Ekvivalens síkhullám teljesítménysűrűség S eq (W/m 2 ) 0-1 Hz - 3,2 x 10 4 4 x 10 4-1-8 Hz 10 000 3,2 x 10 4 /f² 4 x 10 4 /f² - 8-25 Hz 10 000 4000/f 5000/f - 0,025 0,8 khz 250/f 4/f 5/f - 0,8-3 khz 250/f 5 6,25 _ 3-150 khz 87 5 6,25 _ 0,15-1 MHz 87 0,73/f 0,92/f _ 1-10 MHz 87/ f ½ 0,73/f 0,92/f _ 10-400 MHz 28 0,073 0,092 2 400-2000 MHz 1,375 f ½ 0,0037 f 1/2 0,0046 f 1/2 f/200 2-300 GHz 61 0,16 0,20 10 63/2004 (VII.26) ESzCsM rendelet, 1 sz. melléklet
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 2250 1000 µw/cm 2 µw/cm 2 µw/cm 2
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 (µt) különböző távvezetékek esetében Mágneses indukció (µt) 10 9 400 kv 8 7 220 kv 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 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 lakás és iroda
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
munkahelyi Emberi RF expozíció a környezetben és a munkahelyeken környezeti Középfrekvenciás tartomány: 0.3-3 MHz Mantiply, 1997
munkahelyi Emberi RF expozíció a környezetben és a munkahelyeken 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 28-85 V/m 102-320 V/m gépkezelő 0,5 m-re 60 V/m 2004/40/EC Európai direktívában intézkedési szint: 61 V/m (27,12 MHz)
Keskeny PVC szalag hegesztés (felülnézet) FIAB 4 kw-os készülék Hegesztendő felület hegesztő fej 172-286 V/m gépkezelő 2004/40/EC Európai direktívában intézkedési szint: 61 V/m (27,12 MHz) 1,0 m-re 61 V/m
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: 1980 (USA): 50 µw/m 2 1999 (Svéd): 500 µw/m 2 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 A környezeti elektromágneses expozíciók RF összetevői Svédországban (30 MHz-2100 MHz) (Hamnerius, 1999) E l e k t r o m o s t é r e rő s s é g ( d b u V / m ) 115,0 105,0 95,0 85,0 75,0 65,0 55,0 GSM 900 Környezeti elektromágneses tér 80 MHz-1850 MHz között 80,0 280,0 480,0 680,0 880,0 1080,0 1280,0 1480,0 1680,0 Frekvencia (MHz) GSM 1800 Vert (dbuv/m) Hor(dbuV/m) Z (dbuv/m) Hely/rendszer belváros város 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
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)