ΠΗΓΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΜΑΣΧΑΜΗΛΟΣΥΧΝΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ (Α’ ΜΕΡΟΣ)
Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία χαρακτηρίζουν τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις με τις οποίες αλληλεπιδρούν τα ηλεκτρικά φορτισμένα, στοιχειώδη σωματίδια της ύλης, τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια. Οι πιο άμεσες εμπειρίες μας, που σχετίζονται με την εκδήλωση των δυνάμεων αυτών, είναι η εμφάνιση των κεραυνών κατά τη διάρκεια των καταιγίδων και η απόκλιση του δείκτη της μαγνητικής πυξίδας.
Τα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούνται από τις διατάξεις ηλεκτρικής ενέργειας σχετίζονται με το μέγεθος της τάσης των ηλεκτροφόρων αγωγών, καθώς και τη γεωμετρία της διάταξης. Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο μεγαλύτερα τα ηλεκτρικά πεδία. Τα ηλεκτρικά πεδία θωρακίζονται από τα οικοδομικά υλικά, τα δέντρα, τους ψηλούς φράκτες κ.λπ. (σε αντίθεση με τα μαγνητικά πεδία). Για τον λόγο αυτόν, τα ηλεκτρικά πεδία σε ένα σπίτι κοντά σε μία εναέρια γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ μικρότερα στο εσωτερικό του από ότι στο εξωτερικό του. Πέρα τούτου, τα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούνται από οποιαδήποτε πηγή εξασθενούν, καθώς αυξάνεται η απόσταση από την πηγή.
Τα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από τις διατάξεις ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτώνται από το μέγεθος της μεταφερόμενης ενέργειας (ηλεκτρικό ρεύμα) στους αγωγούς, καθώς και τη γεωμετρία της διάταξης. Για δεδομένη τάση, το μέγεθος του ρεύματος στους αγωγούς καθορίζει την ποσότητα της ενέργειας που μεταφέρει η διάταξη. Γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα, τόσο μεγαλύτερα και τα μαγνητικά πεδία. Τα μαγνητικά πεδία επηρεάζονται ελάχιστα από την παρουσία δέντρων, φρακτών και των περισσοτέρων οικοδομικών υλικών, σε αντίθεση με τα ηλεκτρικά πεδία. Έτσι, το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας στο εξωτερικό των σπιτιών μας, μπορεί να διαπερνά τους τοίχους και τις οροφές. Τα μαγνητικά πεδία, όπως και τα ηλεκτρικά, εξασθενούν με την αύξηση της απόστασης από την πηγή τους.
Στατικά και μεταβαλλόμενα πεδία
Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που αναπτύσσονται στη φύση είναι στατικά, δηλαδή δεν μεταβάλλονται ή μεταβάλλονται πολύ αργά με τον χρόνο. Οι τάσεις και τα ρεύματα που χρησιμοποιούνται στις διατάξεις μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας είναι εναλλασσόμενα με συχνότητα 50Hz, δηλαδή αλλάζουν πολικότητα 50 φορές το δευτερόλεπτο. Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από τις διατάξεις αυτές είναι ως εκ τούτου, επίσης, μεταβαλλόμενα με συχνότητα 50Hz . Σε άλλες χώρες, όπως οι Η.Π.Α., χρησιμοποιούνται 60Hz για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Πιο σπάνια χρησιμοποιείται και συνεχές ρεύμα για τη μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας (High Voltage DC).
Οι ηλεκτρικές συσκευές που λειτουργούν με μπαταρίες δημιουργούν στο περιβάλλον τους στατικά πεδία. Οι συσκευές που συνδέονται στις πρίζες δημιουργούν μεταβαλλόμενα πεδία στη συχνότητα των 50Hz.
Πεδία εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας
Τα μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούνται από τις διατάξεις ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζονται και πεδία εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας ή πεδία E.L.F. (Extremely Low Frequency). Τα πεδία E.L.F. είναι διαφορετικά από τα ραδιοκύματα που εκπέμπουν οι κεραίες ραδιοφωνικών και τηλεοπτικών εκπομπών, καθώς και οι κεραίες κινητής τηλεφωνίας.
Τα πεδία E.L.F. και τα ραδιοκύματα μαζί με την υπέρυθρη, την ορατή και την υπεριώδη ακτινοβολία συνθέτουν το φάσμα των μη ιοντιζουσών ακτινοβολιών . Σε αντίθεση με τις ιοντίζουσες ακτινοβολίες (ραδιενέργεια), στις οποίες περιλαμβάνονται οι ακτίνες X, γ, κ.λπ., οι μη ιοντίζουσες ακτινοβολίες δεν μπορούν να διασπάσουν χημικούς δεσμούς, να αποσπάσουν ηλεκτρόνια από άτομα ή μόρια, να προκαλέσουν δηλαδή ιοντισμό της ύλης.
Στις πολύ χαμηλές συχνότητες, όπως είναι η συχνότητα των 50Hz (συχνότητα λειτουργίας των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας και των συσκευών και μηχανών οικιακής και βιομηχανικής χρήσεως, εκτός ελαχίστων εξαιρέσεων), δεν υπάρχει πρακτικά ζεύξη μεταξύ των δύο πεδίων (ηλεκτρικού και μαγνητικού) και δεν υπάρχει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Συνεπώς, υπάρχουν, πρακτικά, δύο ανεξάρτητα πεδία, το ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο προκαλείται από τις τάσεις των αγωγών και το μαγνητικό πεδίο, το οποίο προκαλείται από τις εντάσεις των αγωγών.
Τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά πεδία των γραμμών μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, σε θέσεις προσιτές για τον άνθρωπο, μπορούν να θεωρηθούν ως ομογενή πεδία. Αυτό όμως δεν ισχύει για τα πεδία των ηλεκτρικών συσκευών.
Βιολογικές επιπτώσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων
Οι γνωστές επιδράσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στον άνθρωπο οφείλονται στα επαγόμενα πεδία και ρεύματα στο εσωτερικό του σώματος κατά την έκθεσή του στα πεδία αυτά (άμεσες επιδράσεις). Υπάρχουν επίσης και έμμεσες επιδράσεις, όπως οι ενοχλητικοί σπινθηρισμοί που μπορεί να δημιουργηθούν κατά την επαφή με αντικείμενα παρουσία ισχυρών πεδίων .
Άμεσες επιδράσεις
Κάθε εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο Β, που εφαρμόζεται σε ένα αγώγιμο μέσο επάγει ηλεκτρικά πεδία τα οποία με τη σειρά τους παράγουν ηλεκτρικά ρεύματα εντός του μέσου. Από ηλεκτρικής πλευράς, το εσωτερικό του σώματος του ανθρώπου είναι αρκετά αγώγιμο, επιτρέπει δηλαδή τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Έτσι, στο εσωτερικό του ανθρώπου επάγονται ηλεκτρικά πεδία και δημιουργούνται ηλεκτρικά ρεύματα.
Λόγω της αγωγιμότητας του σώματός του, όταν ένας άνθρωπος βρίσκεται εντός ενός ηλεκτρικού πεδίου, Ε, το διαταράσσει, ώστε η επιφάνειά του να είναι μία ισοδυναμική επιφάνεια. Αυτό γίνεται με την παρουσία ηλεκτρικών φορτίων που αντισταθμίζουν το ηλεκτρικό πεδίο στο εσωτερικό του σώματος. Καθώς το πεδίο μεταβάλλεται, αλλάζει η κατανομή των επιφανειακών φορτίων δημιουργώντας ρεύματα στο εσωτερικό του σώματος.
Αν τα ρεύματα που επάγονται στο εσωτερικό του σώματος από τα πεδία είναι πολύ ισχυρά, επιφέρουν τα ίδια αποτελέσματα στον άνθρωπο με αυτά που δημιουργούνται όταν τα ρεύματα εισέρχονται στο σώμα από την επαφή αγωγών υπό τάση (ηλεκτροπληξία). Οι επιδράσεις αυτές εξαρτώνται αποκλειστικά από το μέγεθος του επαγόμενου ρεύματος στο εσωτερικό του σώματος.
Έμμεσες επιδράσεις
Όταν ένας άνθρωπος ηλεκτρικά μονωμένος ως προς τη γη, βρίσκεται εντός ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου και έρχεται σε επαφή με ένα γειωμένο αντικείμενο, τότε εμφανίζεται σπινθήρας στο σημείο επαφής. Εάν το ηλεκτρικό πεδίο (πριν την παρουσία του ανθρώπου) υπερβαίνει τα 5 kV/m, είναι πολύ πιθανό το φαινόμενο αυτό να είναι ενοχλητικό. Ομοίως, όταν ένας άνθρωπος αγγίζει ένα αγείωτο μεγάλο αντικείμενο, παρουσία ηλεκτρικού πεδίου, είναι πιθανό να προκύψουν σπινθηρισμοί. Το μέγεθος της ενόχλησης σε αυτές τις περιπτώσεις εξαρτάται και από το μέγεθος του αντικειμένου.
Επιδράσεις σε βηματοδότες
Ιδιαίτερα σημαντική μπορεί να είναι η αλληλεπίδραση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων με τη λειτουργία εμφυτευμένων καρδιακών βηματοδοτών ή με άλλα εμφυτεύματα στο ανθρώπινο σώμα. Αν και έχουν αναφερθεί παλαιότερα παρεμβολές σε κάποιους τύπους βηματοδοτών από ηλεκτρικά πεδία μεγαλύτερα από 2 kV/m και από μαγνητικά πεδία μεγαλύτερα από 20μT στα 50Hz, δεν αναμένονται συνήθως προβλήματα σε τόσο χαμηλές τιμές. Οι τιμές των πεδίων που δημιουργούν παρεμβολές διαφέρουν ανάλογα με την κατασκευή της συσκευής, αλλά είναι συνήθως πολύ υψηλότερες από αυτές που εμφανίζονται συνήθως. Οι σύγχρονοι βηματοδότες είναι έτσι σχεδιασμένοι, ώστε να εξασφαλίζουν τη λειτουργία τους ακόμα και αν βρεθούν σε ισχυρά ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία.
Επιδράσεις σε οθόνες
Τα μαγνητικά πεδία, πολλές φορές, επηρεάζουν την ποιότητα της εικόνας στις οθόνες ηλεκτρονικών υπολογιστών καθοδικών σωλήνων (C.R.T.). Αυτό μπορεί να προκύψει με μαγνητικά πεδία της τάξης του 1μΤ. Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων, πλάσματος και άλλων σύγχρονων τεχνολογιών δεν εμφανίζουν τέτοια προβλήματα.
Μακροχρόνιες επιδράσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων στον άνθρωπο
Για τη διερεύνηση των επιδράσεων των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στον άνθρωπο διεξάγονται πολλών ειδών έρευνες (επιδημιολογικές, εργαστηριακές, κλινικές). Τα αποτελέσματα των ερευνών αυτών αξιολογούνται από ειδικές επιτροπές αρμόδιων διεθνών φορέων όπως ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO), η Διεθνής Επιτροπή Προστασίας από Μη Ιοντίζουσες Ακτινοβολίες (ICNIRP), καθώς και από εθνικούς φορείς, όπως π.χ. το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (NRC) των Η.Π.Α., το Εθνικό Συμβούλιο Ραδιολογικής Προστασίας (NRPB) της Μεγάλης Βρετανίας κ.ά. Οι απόψεις των φορέων αυτών συγκλίνουν στα ακόλουθα γενικά συμπεράσματα:
Εργαστηριακές και κλινικές έρευνες
Οι εργαστηριακές και κλινικές έρευνες δεν δείχνουν κάποια βλαβερή επίδραση στον άνθρωπο πέρα από τις γνωστές επιδράσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω. Από τα πειράματα σε ζώα ή από τις κυτταρικές και μοριακές μελέτες δεν έχει προκύψει κάποιος αποδεκτός βιολογικός μηχανισμός καρκινογενετικής επίδρασης των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων E.L.F.
Επιδημιολογικές έρευνες
Στις επιδημιολογικές έρευνες μελετάται η έκθεση σε μαγνητικά πεδία ανθρώπων που έχουν ασθενήσει με κάποια συγκεκριμένη ασθένεια και συγκρίνεται με την έκθεση εκείνων που δεν έχουν ασθενήσει από την ασθένεια αυτή. Οι έρευνες αυτές, στο σύνολό τους, έδειξαν ότι δεν υπάρχει σύνδεση της έκθεσης σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία E.L.F. και την πρόκληση μακροχρόνιων βιολογικών επιδράσεων, εκτός από την παιδική λευχαιμία για την οποία εμφανίσθηκε μία ασθενής στατιστική συσχέτιση για το μαγνητικό πεδίο. Αν και σε γενικές γραμμές η έκθεση των παιδιών που ασθένησαν ήταν η ίδια με εκείνων που δεν ασθένησαν, περίπου 2% των παιδιών που ασθένησαν ήταν εκτεθειμένα σε μέση τιμή μαγνητικού πεδίου μεγαλύτερη από 0,4μΤ, ενώ το αντίστοιχο ποσοστό των παιδιών που δεν ασθένησαν ήταν περίπου 1%. Αυτό ερμηνεύεται ως ένας στατιστικός διπλασιασμός των κρουσμάτων παιδικής λευχαιμία σε παιδιά που είναι εκτεθειμένα σε μέσες ημερήσιες τιμές μαγνητικού πεδίου μεγαλύτερες από 0,4μΤ. Δεν προέκυψαν αντίστοιχα στοιχεία για τους ενήλικες ή για άλλες μακροχρόνιες επιδράσεις.
Για τη στατιστική συσχέτιση αυτή δεν υπάρχει προς το παρόν βάσιμη επιστημονική εξήγηση. Ενδεχομένως να οφείλεται σε άλλους λόγους, όπως σε συστηματικά σφάλματα κατά την επιλογή των παιδιών ή την ύπαρξη κάποιου άγνωστου καρκινογόνου παράγοντα που υπεισήλθε στις μελέτες και αλλοίωσε τα αποτελέσματα. Για αυτόν τον λόγο, αμφισβητείται η υπόθεση ότι η σχέση είναι αιτιατή.
Η τιμή των 0,4μΤ
Η τιμή των 0,4μΤ προέκυψε στις επιδημιολογικές έρευνες ως μέση τιμή έκθεσης των παιδιών στη διάρκεια ενός 24ώρου. Λόγω της κατανομής των πεδίων στον χώρο και της χρονικής διακύμανσής τους, είναι πολύ εύκολο να βρεθούν σημεία οπουδήποτε με μαγνητικά πεδία μεγαλύτερα από 0,4μΤ. Τα 0,4μΤ δεν αποτελούν, δηλαδή, κάποιο κατώφλι ή όριο για το μαγνητικό πεδίο, αφού ακόμα και στις περιπτώσεις που η μέση τιμή της έκθεσης είναι πολύ μικρότερη από 0,4μΤ, υπάρχουν αρκετές στιγμές στη διάρκεια της ημέρας που η έκθεση είναι μεγαλύτερη από 0,4μΤ.
Ταξινόμηση κατά IARC
Η Διεθνής Επιτροπή Έρευνας για τον Καρκίνο (IARC) του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας έχει ορίσει ένα σύστημα ταξινόμησης των χημικών και φυσικών παραγόντων ως προς την καρκινογεννητικότητά τους. Τον Ιούνιο του 2001 εξέτασε τα στατικά και τα E.L.F. ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία και κατέληξε ότι τα E.L.F. μαγνητικά πεδία κατατάσσονται στην κατηγορία 2Β, ως «ενδεχομένως καρκινογενή» (possibly carcinogenic) για πρόκληση παιδικής λευχαιμίας. Τα στατικά και E.L.F. ηλεκτρικά πεδία, καθώς και τα στατικά μαγνητικά πεδία κατατάχθηκαν στην κατηγορία 3, ως «αταξινόμητα» ως προς την καρκινογεννητικότητα. Τα E.L.F. μαγνητικά πεδία ταξινομήθηκαν από την IARC στην κατηγορία «ενδεχομένως καρκινογενή» βάσει των «περιορισμένων» στοιχείων από τις επιδημιολογικές μελέτες που αφορούν στην παιδική λευχαιμία. Τα επιδημιολογικά στοιχεία που αφορούν στους υπόλοιπους καρκίνους, καθώς και αυτά από τις εργαστηριακές μελέτες σε πειραματόζωα, ιστούς και κύτταρα θεωρήθηκαν «ανεπαρκή» και έτσι τα E.L.F. μαγνητικά πεδία δεν κατατάχθηκαν στις κατηγορίες των πιο επικίνδυνων παραγόντων ως «καρκινογενή» (carcinogenic) ή «πιθανώς καρκινογενή» (probably carcinogenic).
Όρια έκθεσης
Η Διεθνής Επιτροπή Προστασίας από Μη Ιονίζουσες Ακτινοβολίες (ICNIRP), εξέδωσε το 1998 κατευθυντήριες γραμμές για την έκθεση των ανθρώπων. Οι κατευθυντήριες αυτές γραμμές βασίζονται στις αποδεδειγμένες επιδράσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στον άνθρωπο. Σε σχέση με τις μακροχρόνιες και αβέβαιες επιδράσεις των μαγνητικών πεδίων που προαναφέρθηκαν, εφόσον δεν υπάρχει γνωστός μηχανισμός δημιουργίας τους, είναι αδύνατο να καθοριστούν όρια βάσει αυτών.
Οι κατευθυντήριες γραμμές της ICNIRP αποτελούνται από βασικούς περιορισμούς και επίπεδα αναφοράς.
Οι βασικοί περιορισμοί αφορούν το επαγόμενο ρεύμα στο εσωτερικό του ανθρώπου και προκύπτουν από τις τιμές κατωφλίου που προκαλούν δυσμενείς βιολογικές επιδράσεις. Μάλιστα, έχουν οριστεί λαμβάνοντας υπ’ όψιν μεγάλους συντελεστές ασφαλείας. Για τον γενικό πληθυσμό οι βασικοί περιορισμοί έχουν οριστεί 50 φορές χαμηλότερα από τις τιμές στις οποίες προκύπτουν οι δυσμενείς επιδράσεις. Για την προστασία του κοινού ο βασικός περιορισμός της πυκνότητας του επαγόμενου ρεύματος στο ανθρώπινο σώμα ορίστηκε σε 2 mA/m2 για τη συχνότητα των 50Hz.
Τα επίπεδα αναφοράς είναι τα μετρούμενα μεγέθη του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου που προκύπτουν από τους βασικούς περιορισμούς θεωρώντας τις δυσμενέστερες συνθήκες σύζευξης των πεδίων με το σώμα. Η χρήση των επιπέδων αναφοράς εισάγει, δηλαδή, στην πράξη έναν επιπλέον συντελεστή ασφαλείας. Οι τιμές για τον γενικό πληθυσμό είναι αρκετά μικρότερες από αυτές για τους επαγγελματικά απασχολούμενους, λαμβάνοντας υπ’ όψιν ότι στον γενικό πληθυσμό εντάσσονται άτομα με ιδιαίτερες ευαισθησίες, όπως ηλικιωμένοι, μικρά παιδιά, πάσχοντες από ασθένειες, κ.λπ.
Το 1999 το Συμβούλιο της Ευρωπαϊκής Ένωσης εξέδωσε τη Σύσταση «σχετικά με τον περιορισμό της έκθεσης του κοινού σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία 0Hz – 300GHz» (L199, 1999/519/EC). Η Σύσταση αυτή προτείνει τις ίδιες οριακές τιμές με αυτές στις κατευθυντήριες γραμμές της ICNIRP για την προστασία του γενικού πληθυσμού.
To 2004 η Ε.Ε. εξέδωσε την Οδηγία (2004/40/EC) «περί των ελάχιστων προδιαγραφών υγείας και ασφάλειας όσον αφορά στην έκθεση των εργαζομένων σε κινδύνους προερχόμενους από φυσικούς παράγοντες (ηλεκτρομαγνητικά πεδία)». Στην Οδηγία αυτή υιοθετούνται τα όρια της ICNIRP για την επαγγελματική απασχόληση.
Στη χώρα μας έχει εκδοθεί η Κοινή Υπουργική Απόφαση υπ’ αριθμόν 3060 (ΦΟΡ) 238 (ΦΕΚ 512/Β’/25-04-2002) με θέμα «Μέτρα προφύλαξης του κοινού από τη λειτουργία διατάξεων εκπομπής ηλεκτρομαγνητικών πεδίων χαμηλών συχνοτήτων». Σε αυτήν προσδιορίζονται τα επίπεδα αναφοράς και οι βασικοί περιορισμοί για την προστασία του κοινού από στατικά και ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας, όπως ακριβώς αυτά καθορίστηκαν στη σχετική Σύσταση της Ευρωπαϊκής Ένωσης . Τα όρια ασφαλούς έκθεσης του γενικού πληθυσμού για τη συχνότητα των 50Hz στην ελληνική νομοθεσία είναι για τη μαγνητική επαγωγή (Β) τα 100μΤ και για την ένταση ηλεκτρικού πεδίου (Ε) τα 5 kV/m.
Βιβλιογραφία
[1] http://www.eeae.gr
[2] Δημήτριος Τσανάκας, «Ειδικά Κεφάλαια Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων και Δικτύων, Α’ Μέρος», Πάτρα, 2008
*Ο κ. Θεοφάνης Ι. Αραβανής είναι Διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Τεχνολογίας Υπολογιστών, Μεταπτυχιακός φοιτητής Ε.Μ.Π.
ΠΗΓΗ:
http://www.electrologos.gr/
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου