Strokovna zdravstveno vzgojna revija

Predstaviti želimo področje meritev v elektromagnetiki od fizikalnih principov do zakonodaje in praktičnih primerov, ki jih srečamo v vsakdanjem življenju. Predstavljamo pravila, potrebna za pooblastila posameznih izvajalcev od ministrstva za okolje in prostor za izvajanje zakonsko predpisanih meritev. Vključenih je tudi nekaj informacij, ki jih lahko uporabimo za samozaščitno delovanje in obnašanje v urbanem okolju. 5

Samozaščitno delovanje in obnašanje


V grobem delimo elektromagnetna sevanja na ionizirna in neionizirna. Ionizirna sevanja imajo precej višje frekvence in zato več energije, da lahko ionizirajo snov oziroma iz atomov izbijejo elektrone, medtem ko imajo neionizirna sevanja nižje frekvence in premajhno energijo za ionizacijo snovi. Delimo jih na enosmerna električna in magnetna polja, sevanja nizkih in visokih frekvenc ter infrardečo, vidno in ultravijolično svetlobo. Toploto in vidni spekter svetlobe lahko zaznamo s čutili in spadata v neionizirna sevanja, medtem ko ionizirnih sevanj s čutili ne moremo zaznati.
V Sloveniji področje neionizirnih sevanj pokrivata dva dokumenta: Uredba o elektromagnetnem sevanju v naravnem in življenjskem okolju in Pravilnik o prvih meritvah in obratovalnem monitoringu za vire elektromagnetnega sevanja ter o pogojih za njegovo izvajanje, objavljena v Uradnem listu RS, številka 70 z dne 6. decembra 1996. Z vstopom v Evropsko unijo je nujno poenotenje z evropskimi dokumenti, vendar je včasih povezava z množico dokumentov, ki urejajo to področje, težka in ne povsem uporabna za naše razmere. Posamezna izhodišča je treba prilagoditi dejanskemu stanju. Večino tega področja v Sloveniji pokrivata poleg zgoraj navedene uredbe in pravilnika še evropska dokumenta Vodila za mejno izpostavljenost časovno spremenljivim električnim, magnetnim in elektromagnetnim poljem (do 300 GHz), ICNIRP,1998, in Direktiva 2004/40/EC Evropskega parlamenta in Sveta z dne 29. aprila 2004 o minimalnih zdravstvenih in varnostnih zahtevah v zvezi z izpostavljenostjo delavcem tveganjem, ki nastajajo zaradi fizikalnih dejavnikov (elektromagnetnih sevanj). Zadnja direktiva izhaja iz direktive 89/391/EGS, ki določa minimalne zahteve, ki jih morajo države članice obvezno upoštevati in uvesti v svojo regulativo.

MERITVE

Nekateri upravni postopki zahtevajo v Sloveniji meritve ob vklopu vira elektromagnetnega sevanja. Meritve se zberejo v poročilo, potrebno za pridobitev uporabnega dovoljenja. Seveda morajo biti meritve v mejah zakonsko predpisanih vrednosti, da je vir elektromagnetnega sevanja primeren za tehnični pregled in ustrezen za odobritev uporabnega dovoljenja.
Meritve lahko izvaja le ustrezno strokovno usposobljena oseba s pooblastilom in instrumenti, ki so potrjeni in umerjeni v mednarodno potrjenih laboratorijih. Način vrednotenja meritev je predpisan v uredbi, pravila za izvedbo meritev določa pravilnik.
Meritve opravljamo na nizkofrekvenčnih in visokofrekvenčnih virih. Dejansko bi lahko nizkofrekvenčno električno in magnetno polje izmerili vsaki napravi, vendar je treba upoštevati dejstvo, da sta tako električno kot tudi magnetno polje pri običajnih napravah dokaj majhna in hitro upadeta od vira do mesta, kjer se nahaja človek. Zato se omejimo na naprave večjih moči in elektroenergetske naprave. Merilna oprema, ki jo uporabljamo za merjenje nizkofrekvenčnega električnega in magnetnega polja, mora omogočati merjenje obeh polarizacij, vertikalne in horizontalne, običajno merimo eliptično polarizirano polje, saj so le tako izmerjene vrednosti pravo merilo pri ugotavljanju možnih bioloških učinkov. Jakost merjenega polja merimo v vseh treh prostorskih smereh, saj se le tako določa največji učinek polja.
Statična električna polja niso posebno nevarna za človekovo zdravje (WHO, 1993), glavni vzrok za njihov nastanek pa je prerazporejanje nabojev kot posledica gibanja. Človek se že med hojo po neprevodnih tleh lahko nabije do nekaj kV, kar ima za posledico električno poljsko jakost E (V/m) v bližini telesa okrog 10 kV/m, včasih tudi do 500 kV/m. Rokovanje s plastičnimi materiali povzroča električna polja do celo nekaj sto kV/m. Električna železnica v Sloveniji uporablja enosmerno električno napajanje, in sicer 1,5 kV, 3 kV ali 6 kV. To lahko povzroča v vlaku statično električno polje do 300 V/m.
Drugače je z izmeničnimi električnimi polji frekvenc do 100 kHz. Merilni instrument je sestavljen iz prikazovalnika in zračnih kondenzatorjev ter pripadajoče elektronike. S takim merilnikom dobimo pravilen rezultat ne glede na položaj sonde v merilni točki.
Za merjenje statičnega magnetnega polja so cenovno najdostopnejši in uporabni merilniki, ki uporabljajo Hallov pojav v polprevodnikih. Primerni so za natančno merjenje preko širokega dinamičnega območja. Statična magnetna polja srečujemo predvsem v industriji pri elektrolizi aluminija, pri uporabi talilnih peči, pri varjenju in podobno, kjer tečejo veliki enosmerni tokovi, tja do 100 kA. Magnetna polja v bližini teh naprav dosežejo tipične vrednosti gostote magnetnega pretoka B (µT) od 4 do 7 mT. Pri večjih napravah, pri raznih galvanizacijskih postopkih, kjer je poraba enosmernega toka od 4 do 10 kA, znašajo tipične vrednosti magnetnega polja na mestih, kjer se zadržuje osebje, od 0,5 do 4 mT.
Pri meritvah izmeničnih magnetnih polj uporabljamo merilni instrument, ki ga sestavljajo zračne tuljave in ustrezna merilna elektronika. Tudi tak merilnik omogoča pravilen rezultat ne glede na položaj sonde v merilni točki. Daljnovodi, podzemni vodi, transformatorske postaje (distribucija električne energije), visokonapetostni prenosni napajalni sistemi in ogromna množica porabnikov, priključenih na razdelilne transformatorske postaje povzročajo v bivalnem okolju nizkofrekvenčna električna in magnetna polja frekvence 50 Hz. Električno in magnetno polje se zmanjšujeta z oddaljenostjo od vira sevanja. Tudi mali porabniki z vrsto gospodinjskih aparatov za vsakodnevno uporabo povzročajo električna in magnetna nizkofrekvenčna polja. Tipične vrednosti v bivalnem okolju za električno poljsko jakost so med 1 in 15 V/m in so zelo nehomogene, medtem ko so tipične vrednosti gostote magnetnega pretoka med 10 in nekaj 100 nT.

VISOKOFREKVENČNI VIRI

Visokofrekvenčna elektromagnetna sevanja med 100 kHz in 300 GHz so v našem okolju sestavljena iz raznovrstnih oddajnikov, ki jih lahko najdemo v bivalnem okolju (mobilni telefon, mikrovalovna pečica, radiomaterski oddajniki, radijski oddajniki,…), v industriji (predelovalni, lesni, kovinski…), kjer uporabljajo visokofrekvenčne generatorje standardnih frekvenc (od 0,2 do 2450 MHz) in različnih moči (od 0,1 do 100 kW) in v zdravstvu na področju fizioterapije (do 500 W). Do frekvenc 10 GHz običajno merimo električno poljsko jakost E (V/m) ali magnetno poljsko jakost H (A/m), pri virih sevanj nad temi frekvencami pa gostoto pretoka moči S (W/m2). V praksi pogosto izražamo naštete veličine v decibelih (dB, dBm in dBµ). Visokofrekvenčni viri velikih moči generirajo v svoji bližini precej visoke poljske jakosti, vendar so nameščeni na nenaseljenih in oddaljenih lokacijah, običajno so to ograjena območja, tako da ni možnosti za prekomerno sevalno obremenitev prebivalstva. Običajno delimo meritve v območju radijskih frekvenc na širokopasovne in ozkopasovne. Širokopasovni instrument se odziva enakomerno in ne potrebuje uglaševanja v širokem frekvenčnem območju. Ozkopasovni instrument lahko uporabimo tudi za široko frekvenčno območje, le da ga moramo uglasiti na želeno frekvenco. Osnovni sestavni deli vseh instrumentov, ki jih uporabljamo za merjenje radiofrekvenčnih polj, so antena, detektor, elektronika za obdelavo signala in čitalnik za zajem izmerjenih polj v primernih enotah. Za širokopasovna merjenja se najpogosteje za antene uporabljajo dipoli, ki merijo električna polja E, ali zanke, ki merijo magnetna polja H. Da dobimo odziv, neodvisen od orientacije, uporabimo izotropne širokopasovne sonde, ki so sestavljene iz treh med seboj pravokotnih dipolov ali zank in se njihovi prispevki seštejejo na izhodu. Te prispevke ustrezno pretvorimo v sorazmerno vrednost napetosti ali toka in to prikažemo na ustreznem prikazovalniku. Pri širokopasovnih merjenjih merimo efektivne ali vršne vrednosti, čas meritve izberemo tako, da lahko izmerimo maksimalno vršno vrednost. Širokopasovni merilnik s sondo nam prikaže skupno vrednost vseh virov, posameznih prispevkov, virov in frekvenc pa ne moremo razbrati. Ozkopasovna merjenja izvajamo, kadar je na lokaciji več virov sevanja in nas zanimajo posamezni prispevki h končnemu seštevku. Za te meritve lahko uporabimo ali laboratorijski ali ročni (terenski) spektralni analizator, vendar so za osebno uporabo te vrste merilniki predragi.
Radijski in televizijski UKV oddajniki delujejo z močjo od nekaj 100 W do nekaj 100 kW in oddajajo frekvenčno in amplitudno modulirane signale v frekvenčnem območju od 47 in 790 MHz. V frekvenčnem območju med 526 in 1605 kHz delujejo srednjevalovni oddajniki, ki oddajajo amplitudno moduliran signal od nekaj kW do nekaj MW. Za sevalne obremenitve so poleg oddajne moči pomembne tudi oblike oddajne antene. Bazne postaje mobilne telefonije se vedno bolj uvrščajo v urbano okolje. Antene so nameščene na strehah visokih stavb ali na stolpih, visokih med 15 in 50 m, s tem da je usmerjenost glavnega snopa antene proti tlom manjša kot 10°.Tipične moči digitalnih baznih postaj se gibljejo od 2,5 W do 320 W, vendar v praksi za GSM ne presegajo 40 W. Ugotovljeno je bilo, da so merilna mesta vedno v daljnem polju antene, zunaj nadzorovanih območij, kjer gostota pretoka moči upada s kvadratom oddaljenosti. Omeniti je treba še radarje, ki obratujejo na frekvencah od 1-10 GHz in spadajo med izvore mikrovalov. Projektirani so tako, da večino svoje energije oddajo v zrak, locirani pa so zunaj naseljenih območij.
Pri meritvah izmeničnega električnega in magnetnega polja velikokrat ni dovolj poznavanje posameznih virov sevanja in uporaba ustreznih merilnih instrumentov, ampak dodatno poznavanje možnih dejavnikov, ki bi lahko vplivali na meritve. Prav tako nam merilni rezultati brez dodatnih opisov, kdaj, kje in kako, v bistvu ne povedo skoraj nič.

PREVENTIVNI UKREPI

Za zmanjšanje sevalnih obremenitev zaposlenih se izvajajo razni preventivni ukrepi, kot so osebna zaščitna sredstva in osebni merilniki poljskih jakosti in razne tehnične rešitve, ki zmanjšujejo tveganje za zdravje zaposlenih. Če bi radi v celoti uveljavili previdnostno načelo in načelo razumne preventive, moramo najprej vedeti, kakšna je raven elektromagnetnih polj v naši okolici ter poznati ukrepe za njihovo preprosto zmanjšanje.
Meritve elektromagnetnih polj so torej potrebne, da sploh ugotovimo, ali so v naši okolici ali doma večja polja in kje so največja. Za boljšo preglednost si poglejmo stopnji varstva pred sevanjem za I. in II. območje, ki sta določeni glede na posamezno območje življenjskega okolja. V praksi nam lahko koristijo kot orientacija, če je denimo vir na našem območju in imamo vpogled v rezultate meritev. V I. območje spadajo območja bolnišnic, zdravilišč, okrevališč ter turističnih objektov, namenjenih bivanju in rekreaciji, ter čisto stanovanjsko območje. V II. območje spadajo zlasti območja brez stanovanj, namenjena industrijski ali obrtni dejavnosti.

 

Efektivna vrednost el. poljske jakosti E (kV/m)

Efektivna vrednost gostote magnetnega pretoka   B (T)

I. stopnja varstva

0.5

10

II. stopnja varstva

10

100


Tabela 1: Mejne vrednosti za elektromagnetna sevanja omrežne frekvence 50Hz


Vrednosti v tabeli 1 so določene kot priporočene mejne vrednosti za sevalne obremenitve pri trajni izpostavljenosti nizkofrekvenčnim elektromagnetnim sevanjem omrežne frekvence 50 Hz.
Izračunane mejne vrednosti sevalnih obremenitev so za centralne frekvence frekvenčnih pasov za I. območje varstva pred sevanji, na katerih delujejo bazne postaje aktualnih sistemov mobilne telefonije, podane v tabeli 2.

Sistem

Frekvenčni pas (MHz)

Mejna efektivna vrednost električne poljske jakosti (V/m)

Mejna efektivna vrednost magnetne poljske jakosti (A/m)   

Mejna povprečna vrednost gostote pretoka moči (W/m2)   

GSM

925-960

13.2

0.0353

0.471

PCS

1805-1880

18.5

0.0494

0.921

UMTS

2110-2170

19.9

0.0532

1.07


Tabela 2: Mejne vrednosti za elektromagnetna sevanja baznih postaj



Šele na podlagi dobljenih rezultatov je mogoče, če je to sploh potrebno, razmišljati tudi o zmanjševanju elektromagnetnih polj. Najvišjo kakovost meritev zagotavljamo z akreditacijo laboratorija. Akreditacija je potrditev, ki se nanaša na organ za ugotavljanje skladnosti in jo izda tretja stranka ter z njo formalno priznava njegovo usposobljenost za izvajanje specifičnih nalog ugotavljanja skladnosti. Pridobitev akreditacije zagotavlja ustreznost in kakovost meritev. Ministrstvo za okolje, prostor in energijo ter ministrstvo za zdravje sta laboratorij za NEMS (laboratorij za neionizirna sevanja Slovenskega instituta za kakovost in meroslovje) poleg nekaterih drugih pooblastila za izvajanje zakonsko predpisanih meritev.Več informacij o neionizirnih sevanjih in meritvah lahko dobite na www.neionizirna-sevanja.si. Ustrezno potrjeni laboratoriji so glede pravne in ekonomske odgovornosti najprimernejši za izvajanje meritev, saj ne zavajajo potrošnika in so tudi moralno in kazensko odgovorni.
V Evropski uniji so predpisi o mejnih vrednostih za elektromagnetna sevanja dokaj poenoteni, razen v Sloveniji, Italiji, Švici in Belgiji.

Matjaž Šegula
Slovenski institut za kakovost in meroslovje