Promieniowanie elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości (niejonizujące)

Wszystkie żywe organizmy od prapoczątków swego rozwoju pozostawały zawsze w naturalnym ziemskim polu magnetycznym i elektrycznym o dość znacznych natężeniach. Człowiek nie odczuwa istnienia tych pól, lecz nie jest wykluczone, że są mu one potrzebne do życia i prawidłowego rozwoju. Szereg organizmów zwierzęcych i roślinnych wykazuje zdolność rozróżniania kierunków geograficznych i ustawiania się wzdłuż lub prostopadle do linii sił pola magnetycznego. Uważa się , że ptaki w swych przelotach na tysiące kilometrów orientują się właśnie wg. pola magnetycznego.
Naturalne środowisko elektromagnetyczne jest skutkiem procesów zachodzących bądź na ziemi
( wyładowania elektryczne w atmosferze ziemskiej), bądź na słońcu ( promieniowanie radiowe słońca) czy w kosmosie. Sztuczne środowisko elektromagnetyczne składa się z pól wytworzonych celowo bądź też jako produkt uboczny stosowania niektórych urządzeń.
Sztuczne źródła promieniowanie elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości wykorzystywane są m.in. w telekomunikacji, radiolokacji, lecznictwie, diagnostyce i wytwarzają pola lokalne o wartościach przewyższających tło naturalne o wiele rzędów wielkości.
Źródłem fal elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości (30 kHz-300GHz) są więc stacje radiowe i telewizyjne, systemy radarowe, różne urządzenia techniczne (np.urządzenia do których wkłada się przedmioty przeznaczone do obróbki termicznej tj. piece indukcyjne do hartowania i topienia metali, zgrzewarki do łączenia materiałów plastycznych) diatermie długo i krótkofalowe. Z kolei w codziennym życiu mamy do czynienia z takimi urządzeniami jak: kuchenki mikrofalowe, monitory komputerów, telewizorów, grzejniki indukcyjne, urządzenia alarmowe, telefony komórkowe.
Fale o częstotliwości 300MHz-300GHz (1m-1mm) nazywamy mikrofalami.
Fale o częstotliwości 30kHz-300MHz (10 km -1m) nazywamy falami radiowymi.
W pobliżu źródła promieniowania linie pola sił mają styczność ze źródłem. W pewnej odległości fale odrywają się od źródła i nie mają już z nim łączności. Przestrzeń wokół źródła ograniczoną miejscem odrywania się fal nazywamy strefą indukcji, jej średnica jest porównywalna z długością fali. Poza strefą indukcji rozpoczyna się strefa promieniowania.
Dla oceny narażenia w strefie indukcji określa się natężenie pola elektrycznego w V/m i magnetycznego A/m lub jednostkach strumienia pola magnetycznego w teslach.
Natomiast w strefie promieniowania ze względu na ustalony stosunek natężenia pola elektrycznego do magnetycznego wystarczy wyznaczyć gęstość mocy w W/m2.

Pole elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości łatwo przedostaje się do półprzewodzącego otoczenia jakim jest ciało człowieka i jest przez nie pochłaniane powodując intensywne nagrzewanie się ciała w całej jego objętości. Ten rodzaj oddziaływania nazywamy efektem termicznym i ten typ zmian jest stosunkowo najlepiej poznanym rodzajem oddziaływania fal elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości (30 kHz-300GHz).

Najczęściej występującą odpowiedzią org. zwierząt na obciążenie cieplne związane z oddziaływaniem fal elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości jest uruchomienie normalnych mechanizmów termoregulacyjnych takich jak zredukowanie produkcji ciepła metabolicznego i rozszerzenie naczyń krwionośnych ( zjawiska te zachodzą już przy tempie pochłaniania właściwego rzędu 0.5-5 W/kg wagi ciała).

Do odwracalnych efektów, będących konsekwencją wzrostu temperatury ciała o 1ºC lub więcej, które są obserwowane u eksponowanych zwierząt należą : między innymi pogorszenie wykonywania wyuczonych zadań czy wzrost poziomu kortykosteroidów w osoczu.
Obserwuje się również odwracalne odpowiedzi układu krwionośnego i odpornościowego ( być może związane ze wzrostem kortykosteroidów). Najbardziej widoczne to obniżenie liczby krążących leukocytów, wzrost liczby neutrofilów i makrofagów oraz obniżenie aktywności typu NK (natural kiler).
Obserwowano również wzrost wytwarzania przeciwciał przez limfocyty B w przebiegu pierwotnej odpowiedzi immunologicznej.
Obciążenie ciepłem związane z ekspozycją na pola elektromagnetyczne wielkiej częstotliwości powoduje zmiany w układzie krążenia takie jak: wzrost częstości akcji serca i pojemności minutowej ( objętość krwi wyrzucana z komory w ciągu 1minuty). Zmiany te jednocześnie wpływają na obniżenie efektu działania niektórych leków np. barbituranów.
W badaniach na ciężarnych samiczkach szczurów, eksponowanych na duże natężenia (>100W/m2) pól elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości , powodujących wzrost temp. ciała o więcej niż 1ºC, obserwowano takie niekorzystne zjawiska jak zaburzenia w implantacji i rozwoju zarodka, opóźnienie wzrostu płodu i zaburzenie laktacji u matek i postnatalne zmiany w zachowaniu noworodka. Nieprawidłowości te były tym poważniejsze im wzrost temp. ciała samiczek był większy.
U samców w tych warunkach stwierdzano zmiany degeneracyjne w nabłonku nasiennym i zaburzenia spermatogenezy.
Także w przypadku ludzi istnieje szereg opisów ekspozycji nadmiernych na promieniowanie elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości.
• Wśród osób eksponowanych na pola przekraczające 100W/m2 około połowa miała podczas ekspozycji wrażenie ciepła. W badaniach klinicznych niestwierdzono u osób eksponowanychżadnych nieprawidłowości, jednak zgłaszały one takie objawy jak: bóle głowy, bóle w okolicy serca, nudności, duszności ogólne złe samopoczucie.
• Ekspozycje przekraczające 500 W/m2 powodowały u niektórych eksponowanych silne reakcje lękowe. Szczególnie w częst. poniżej 100 kHz prądy elektryczne indukowane przez pola elektromagnetyczne mogą pobudzać tkankę nerwową ( przy tych częstotliwościach jest ona najbardziej wrażliwa na indukowane prądy). Takie zaburzenia w ośrodkowym układzie nerwowym mogą prowadzić do stanów nerwicowych.
• Np. wystąpiły one u dwóch męszczyzn, którzy byli przypadkowo eksponowani na pole radiowe rzędu 600-900 W/m2.W kilka mięsięcy po ekspozycji rozwinęła się u nich choroba nadciśnieniowa.
• Opisano również przypadek pilota, który przez nieuwagę stał przez 5min przed anteną funkcjonującego mikrofalowego systemu do walki powietrznej. Po pewnym czasie rozwinęła się u niego martwica skrzepowa w mięśniach karku. Stwierdzono równiez u niego pogorszenie świeżej pamięci, dużą senność i ogólne osłabienie.
Szczególne zaniepokojenie budzi wpływ pól radiowych na proces kancerogenezy. Dotychczas brak jest niezbitych dowodów, że promieniowanie elektromagnetyczne wywołuje ten efekt, konieczne są dalsze badania nad tym zagadnieniem. W niektórych badaniach stwierdzano wzmożenie działania chemicznego kancerogenu pod wpływem ekspozycji na pola radiowe. Np. długotrwała ekspozycja myszy, którym wcierano chemiczny kancerogen na pola o częstotliwości radiowej prowadziła do progresji guzów sutka i nowotworów skóry.
W badaniach in vitro stwierdzono wzmożenie transformacji komórkowych po ekspozycji na P.R. , w hodowlach do których dodawano wcześniej chemicznego promotora.
Wyniki tego typu badań uzyskiwane w różnych ośrodkach są często niezgodne.
Innym problemem jest oddziaływanie słabych pól radiowych, o natężeniach nie wywołujących efektu termicznego.
Skutki oddziaływania takich pól są słabo poznane. W badaniach in vitro na poziomie komórkowym wykazano , że głównym miejscem oddziaływania słabych pól radiowych jest błona komórkowa ( co jest zrozumiałe ze względu na jej elektryczny charakter). Depolaryzacja błony komórkowej pod wpływem pól elektromagnetycznych i związane z tym zmiany jej przepuszczalności, zmiany w przepływie jonów mogą wpływać na aktywność enzymów i powodować supresję niektórych odpowiedzi immunologicznych.
Jednak z większości badań wykonywanych na zwierzętach wynika , że ekspozycje na pola radiowe nie wywołujące wzrostu temperatury powyżej poziomu fizjologicznego nie są mutagenne nie wywołują zarówno mutacji somatycznych jak i efektów w dziedziczności. Nie znaleziono żadnego efektu w proliferacji komórkowej , szczególnie związanego z promocją nowotworów, który byłby powodowany przez oddziaływanie inne niż termiczne.
Nie jest więc możliwe zaburzenie męskiej płodności , czy rozwoju płodu pod wpływem nawet długotrwałych ekspozycji o poziomach nie powodujących wystarczającego wzrostu temperatury ciała czy gonad.
MIKROFALE
Pod wpływem fal elektromagnetycznych szczególnie z zakresu mikrofalowego może dochodzić do niejednorodnego nagrzewania różnych części ciała ( co jest spowodowane niejednorodnością różnych struktur biologicznych, różnymi właściwościami elektrycznymi tkanek, zawartością w nich wody, stopniem ukrwienia i związaną z tym możliwością odpływu wytwarzanego ciepła)- ten typ zmian jest nazywany specyficznym efektem termicznym i jest szczególnie charakterystyczny przy oddziaływaniu promieniowania zakresu mikrofalowego.
Ten zakres mikrofalowy (od 1mm do kilku cm) okazał się niebezpieczny dla wzroku. Soczewka oka w porównaniu z innymi tkankami ma mniejszą zdolność rozpraszania ciepła, ze względu na słabe ukrwienie , ograniczoną zdolność regeneracji i tendencję do akumulacji
Efektów mniejszych uszkodzeń. Przy dużych natężeniach rzędu 1000 W/m2 dochodzi do zmętnienia soczewki i rogówki. W opisach przypadków po nadmiernych ekspozycjach od uszkodzonych kuchenek mikrofalowych stwierdzano przewlekłe neuropatie (miejscowe uszkodzenie nerwów) i nieprawidłowe, przykre odczuwanie bodźców. Z prawidłowo zaprojektowanej kuchenki ewentualny wyciek mocy jest bardzo niewielki, może wzrastać w miarę jej zużywania, podczas nieprawidłowego użytkowania i powstawania w niej mechanicznych uszkodzeń. Niewielki wyciek mocy może mieć również miejsce poprzez ekran na wzierniku do kuchenki. Przeciętna moc kuchenki MF 1000-2000 W.
Cyfrowa telefonia komórkowa używa dwóch częstotliwości: 860-900 MHz oraz 1800-2200 MHz, moc ok.2W. Elementem promieniującym jest antena i głowa użytkownika jest najbardziej narażoną częścią ciała.
Z różnych badań na zwierzętach nad związkiem między ekspozycją na fale emitowane przez telefony, a rakiem mózgu wynika, że mikrofale o częstotliwościach i mocy charakterystycznych dla telefonów komórkowych nie indukują ani nie przyspieszają wzrostu raka mózgu. Oczywiście należy pamiętać , że wykorzystanie zwierząt (chociaż prostsze od badań epidemiologicznych) dostarczają niepewnych danych jeśli chodzi o zdrowie człowieka. Nawet jeżeli telefony komórkowe nie powodują raka mózgu i tak np. w USA zachoruje 6 na 100 000 użytkowników
Chodzi o to, że ustalenie związku między jakimś czynnikiem, a ryzykiem zachorowania na raka mózgu czy inne nowotwory jest trudne ze względu na długi okres rozwoju tych chorób i obecność różnych czynników maskujących , szczególnie wtedy gdy ryzyko zachorowania nie jest duże.
W obserwacjach pracowników narażonych zawodowo na działanie fal elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości oraz mieszających w pobliżu stacji nadawczych stwierdza się stosunkowo częste występowanie takich objawów jak :
 Bóle, zawroty głowy
 Zaburzenia snu
 Ogólne osłabienie
 Zaburzenia pamięci
 Wzmożoną potliwość
 Obniżenie potencji płciowej
 Bóle w okolicy serca i duszności
 Zmiany w zapisie EKG
 obniżone ciśnienie tętnicze
 zaburzenia błędnikowe.
W oddziaływaniu pól E.M o częstotliwości niższej niż 100MHz niebezpieczne mogą być również oddziaływania pośrednie. Kiedy w takim polu znajdują się przedmioty metalowe np. samochody lub metalowe ogrodzenie indukuje się w nich ładunek elektryczny. W przypadku kontaktu ciała z takim przedmiotem może nastąpić ich rozładowanie i powstanielokalnych prądów mogących wywołać u człowieka szok elektryczny ( pobudzenie nerwów obwodowych) i poparzenia.





Zastosowania medyczne:
W celu ulżenia bólom stosowane jest nieinwazyjne przekazywanie energii elektromagnetycznej (nagrzewanie ) tkankom ciała za pomocą diatermii krótko i mikrofalowych. Takie zabiegi stosowane sągłównie przy mięśniobólach, zwyrodnieniach stawów , chorobie reumatycznej. Pomiary natężeń pól w pobliżu elektrod czyli aplikatorów diatermii często wykazywały emisję wysokich pól zmiennych i poziomów promieniowania w kierunkach innych niż zamierzonedo celów terapeutycznych. W zwiąku z tym operatorzy diatermii fizykoterapeuci i personel pomocniczy są podczas pracy eksponowani na te pola i promieniowanie rozproszone.
U kobiet obsługujących diatermie (lub zgrzewarki) często występuje skrócenie cyklu menstruacyjnego z wydłużonym czasem krwawienia.
Stwierdzono również podwyższoną częstość poronień, urodzeń wcześniaków i zgonów niemowląt w 1 roku życia.
Ponad 80% dzieci urodzonych przez kobiety wysokoeksponowane to dziewczynki.
U fizykoterapeutów obsługujących diatermie występuje zwiększone ryzyko wystąpienia chorób serca.
Ograniczenie niepożądanej ekspozycji jest możliwe przez odpowiednie ekranowanie urządzeń na etapie ich projektowania i rozsądne planowanie ów terapeutycznych.
Metodą diagnostyczna wykorzystującą pola elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości jest magnetyczny rezonans jądrowy (NMR). Podczas klinicznego obrazowania pacjenci eksponowani są na statyczne pola magnetyczne i radioczęstotliwościowe pola elektromagnetyczne. Personel obsługujący urządzenia jest zwykle eksponowany na słabe pola występujące w otoczeniu urządzenia, u osób obsługujących tomografy NMR nie stwierdza się niekorzystnych zmian w stanie zdrowia związanych z charakterem pracy.
W czasie badania metodą NMR całe ciało znajduje się w obrębie pola magnetycznego i żadnej części ciała nie można osłonić (tak jak w przypadku prom. jonizującego).Metalowe ciało obce np. w głowie może zakłócać obraż , wynik tomografii każdego innego obszaru ciała, nawet bardzo odległego.
Metalowe odłamki, które przypadkowo dostały się do ustroju ( śród , pociski, bardzo drobne odłłamki metali) mogą być bardzo niebezpieczne. Szczególnie odnosi się to do odłamków śródgałkowych. Istnieją doniesienia o wywołaniu trwałej ślepoty po badaniu NMR spowodowaną uszkodzeniem i krwawieniem do ciała szklistego wywołanym przesunięciem odłamka przez pole magnetyczne. Dlatego takie ryzyko dotyczy osób zatrudnionych przy obróbce metali.
Pewne ograniczenia do badania za pomocą NMR dotyczą pacjentów z implantami. W oddziaływaniu pól mag. Z metalowymi wszczepami ( klipsy, chirurgiczne, hemostatyczne,, amalgamaty, dentystyczne) istotne są dwa zjawiska - siła i moment obrotowy przyłożony do mat. Ferromagnetycznych może powodować ich przemieszczenie lub ogrzewanie prze pola radiowe (ponieważ mat. te mają dużą przewodność elektryczną) Obawy te nie występują u osób posiadających wszczepy z mater. nieferromagnetycznych ( masy plastyczne. Tantal, tytan, stal asteniczna)
Zaniepokojenie budzą równieź pacjenci z rozrusznikiem serca. Pole magnetyczne tomografu może spowodować przemieszczenie położenia rozrusznika w tkance. Może wystąpić również interferencja sygnału rozrusznika z sygnałem szybko zmieniających się impulsów fal elektromagnetycznych emitowanych przez urządzenie diagnostyczne.
Przy czym niektóre rozruszniki serca posiadają specjalne filtry, ekrany zabezpieczajace przed takimoddziaływaniem i nie są przeciwskazaniem do badania za pomocą NMR inne zaś nie.

Ekranowanie- celowe (siatki metalowe) lub przypadkowe (ściany domów) działa na zasadzie odbicia lub pochłaniania, prowadzi do zmniejszenia działąnia pola elektromg. na człowieka.