Transcript Slide 1
1 • Tokom evolucije, čovek se prilagodio na određene uslove životne sredine kojima je izložen, između ostalog na: • klimu • optičko zračenje • jačinu električnog i magnetnog polja • prirodni fon jonizujućeg zračenja itd... • Optimalan odnos ovih veličina je osnovni preduslov da se čovek u ambijentu prirodne sredine dobro oseća. • Usled tehnološkog razvoja na normalne uslove životne sredine ne utiču samo prirodni faktori kojima je čovek prilagođen, već i faktori koji su nastali kao posledica ovog razvoja. 2 • Zbog toga se uvode kriterijumi za proučavanje i procenivanje štetnog dejstva i zaštite od električnih i magnetnih polja, odnosno elektromagnetnog zračenja u cilju očuvanja normalnih uslova radne i životne sredine. • Izvori električnog, magnetnog i EM polja su kondenzatori, kalemovi i oscilatorna kola. • Ovi elementi su sastavni deo električnih, elektronskih uređaja – radio aparata, tv, telefoni, mobilni telefoni... 3 ELEKTROSTATIČKO POLJE I DEJSTVO ELEKTRIČNOG PRAŽNJENJA • Električno polje zemlje je polje sfernog kondenzatora → jedna ploča - zemljina površina, a druga jonosfera - vazduh je dielektrik; • Ovo polje se održava stalnim procesom jonizacije koja nastaje radioaktivnim zračenjem sa zemlje 60% i kosmičim zračenjem 40%. • Jačina električnog polja se menja u toku dana – jutarnji minimum iznosi oko 120 V/m, a u popodnevnim satima dostiže intenzitet od oko 170 V/m. • U toku godine, takođe, dolazi do varijacija prirodnog polja, tako da zimi dostiže nivo od 150 - 200 V/m, dok je u toku leta prosečna jačina polja 100-120 V/m. • U toku atmosferskih padavina i grmljavina, jačina električnog polja može da iznosi i 3-20 kV/m. • Do promena prirodnih polja dolazi u vreme neposredno pre zemljotresa i u vreme promena na Suncu. 4 • Prirodno magnetno polje potiče prvenstveno od Zemlje kao velikog magneta i od spoljašnjeg polja, koje nastaje zbog sunčeve aktivnosti, meteoroloških aktivnosti i drugih procesa. • Magnetno polje zemlje: na Ekvatoru iznosi oko 28 A/m, a na magnetnim polovima 48-56 A/m) • Jačina Zemljinog magnetnog polja se menja u velikim vremenskim razmacima i opada za 20 nT godišnje. 5 • Prirodna polja predstavljaju kvalitet čovekove okoline, pa je čovek morao da se prilagodi, zbog čega ona verovatno nemaju primarno štetno dejstvo. • Nagle promene i varijacije ovih polja mogu da utiču na zdravlje čoveka, dovodeći uglavnom do fizioloških promena, dok kod osoba sa labilnijim nervnim sistemom, hroničnim oboljenjima i genetskom sklonošću ka nekim bolestima, mogu dovesti do ozbiljnijih promena zdravstvenog stanja. • Čovek se oseća prijatnije u prirodi nego u zatvorenom prostoru gde na njega deluju električna i magnetna polja električnih i elektronskih uređaja umesto električnog i magnetnog polja zemlje na koja se tokom evolucije adaptirao. • Delovanje elektrostatičkog polja se svodi na dejstvo potencijalne razlike tj. napona koji dovodi do proticanja električne struje kroz ljudski organizam; 6 • Elektrostatičko polje može da deluje na dva načina: • Čovek je naelektrisan određenom količinom naelektrisanja (trenjem, preko sedišta, preko odeće...) i izložen je sopstvenom električnom polju • dodirom uzemljenih metalnih delova dolazi do pražnjenja i neutralisanje sopstvenog naelektrisanja; • Čovek se nalazi u polju drugog naelektrisanog tela • dolazi do indukcije, izdvajanja naelektrisanja, pa dodirom uzemljenih metalnih delova takođe dolazi do pražnjenja; • Prilikom jakih pražnjenja kroz ljudski organizam protiče velika struja (nekoliko desetina ampera) za kratko vreme (1ps) – zbog malog vremena pražnjenja ne nema smrtnog ishoda. • Ova pražnjenja izazivaju osećaj nelagodnosti i bol, a mogu dovesti i do promena vegetativnih funkcija, promene u centralnom nervnom sistemu. 7 • Primer elektrostatičkog pražnjenja • Ulaskom osobe u elektrostatičko polje sfere, zbog provodnosti, dolazi do elektrostatičkog pražnjenja i pada potencijala. • Opasnost zavisi od jačine električne struje. • Ako neprekodno dovodimo istu količinu naelektrisanja koja se gubi pražnjenjem stvaramo stacionarno polje koje ima osobine elektrostatičkog polja. • Veličina pražnjenja zavisi od: • Otpora vazduha - Rv, • Otpora čovekovog organizma - Rč • Prelaznog otpora čovek –zemlja - Rp V1 V2 I Rv Rč R p • Kada je I > 50mA struje pražnjenja (udarne struje) mogu usmrtiti čoveka; 8 STACIONARNA ELEKTRIČNA I MAGNETNA POLJA I NJIHOVO ŠTETNO DEJSTVO • Izvori stacionarnog električnog i magnetnog polja su uređaji koji koriste jednosmerne struje; • Elektrostatičko i stacionarno električno polje imaju iste osobine ali razlika je u njihovom održavanju • Stacionoarno polje – u svim tačkama polja održavati kontantnu količinu naelektrisanja u jedinici vremena po jedinici površine q(t)=const. – postiže se spoljšnjim izvorom – stalno se dovodi ista količina naelektrisanja. • Stacionarna polja mogu izazvati oštećenja nervnog sistema i poremećaj funkcije nekih organa; 9 • ICNIRP standard • Međunarodna komisija za zaštitu od nejonizujućih zračenja – ICNIRP je nezavisna naučna organizacija čiji je zadatak donošenje propisa o rizicima po zdravlje usled izlaganja nejonizujućem zračenju. ICNIRP propisi su usvojeni od strane Saveta Evrope kao važeći standard za sve zemlje članice Evropske unije. • U okviru ICNIRP standarda definišu se: • Osnovna ograničenja, koja moraju uvek biti poštovana; • Referentni nivoi, koji smeju biti prekoračeni ukoliko nisu prekoračena osnovna ograničenja. • Osnovna ograničenja se izražavaju u veličinama koje karakterišu pojave unutar ljudskog tela i ne mogu se direktno meriti, kao npr. SAR (specific energy absorption rate) izražava se u W/kg i koja karakteriše apsorbciju energije u tkivu. • Sa druge strane, referentni nivoi se mogu meriti u odsustvu ljudskih bića, kao npr. električno polje. 10 • Detalji vezani za ICNIRP standarde za statičko električno i magnetno polje dati su na linkovima: • http://www.icnirp.org/en/frequencies/static-electric- fields-0-hz/index.html • http://www.icnirp.org/en/frequencies/static-magneticfields-0-hz/index.html 11 IZVORI ELEKTROMAGNETNIH TALASA • EM talasi nastaju svuda gde postoji usmereno i ubrzano kretanje naelektrisanja tj. naizmenična struja; • EM polja nastaju od električnih, elektronski uređaja i prenosnih sistema koji koriste naimeničnu struju i napone (uređaji u domaćinstvu, u industriju, uređaji za radio, televizijske i radarske prenose); 12 • Prema frekvenciji mogu da se podele na EM polja: • Ekstremno niskih frekvencija (ELF) –0- do 3 kHz; • Vrlo niske frekvencija (VLF)– od 3 do 30 kHz; • Niske frekvence (LF) - od 30kHz do 300 kHz • Srednjih frekvencija (MF)– od 300 kHz do 3 MHz • Visokih frekvencija (HF) – od 3MHz do 30MHz • Vrlo visokih frekvencija (VHF)- od 30MHz do 300MHz • Ultravisokih frekvencija (UHF)– od 300 MHz do 3GHz • Supervisokih frekvencija (SHF)– od 3GHz do 30GHz • Ekstremno visokih frekvencija (EHF) - od 30GHz do 300GHz 13 14 • Oblast ekstremno niskih frekvencija (0- do 3 kHz) deli se na: • • ELF1 (SELF) –od 0 do 3 Hz – polja električnih olujnih pražnjenja i magnetnih pulsacija, geomagnetno polje zemlje, dnevne i godišnjre promene zemljinog električnog i magnetnog polja.. ELF 2 – od 3 Hz do 30 kHz - uređaji za prenos i distribuciju električne energije, uređaji u domaćinstvu; Vrlo niske frekvencije (od 3 do 30 kHz;) – uređaji za indukciono zagrevanje i termičku obradu metala. Radionavigacija i radiotelegrafski uredjaji. • Niske frekvence (od 30kHz do 300 kHz) - uređaji za zagrevanje, topljenje i kaljenje metala, dielektrika, uređaji za radio prenose, radionavigacione sisteme. • Srednjih frekvencija (od 300 kHz do 3 MHz) - radio predajnici dugih, srednjih i kratkih radiotalasa; uredjaji za termičku obradu metala. • 15 • Visokih frekvencija ( od 3MHz do 30MHz )– uređaji za dielektrično zagrevanje –sušenje drveta, tekstila, namirnica, radio predajnici , u radio astronomiji. • Vrlo visokih frekvencija (od 30MHz do 300MHz) – VHF televiziji, vazdušna kontrola saobraćaja, medicinska dijagnostika – MR, radionavigacija. • Ultravisokih frekvencija (od 300 MHz do 3GHz )– UHF televiziji, telekomunikacije, radionavigacija, mobilna telefonija, mikrotalasnim pećima, radarima. • Supervisokih frekvencija (od 3GHz do 30GHz ) – satelitska komunikacija, mobilna telefonija, transmisija TV signala. • Ekstremno visokih frekvencija (od 30GHz do 300GHz) – satelitska komunikacija, za istraživanje u kosmosu, nuklearnoj fizici. • Oblast preko 0,3 GHz je oblast Hiperfrekvencija. 16 ELEMENTARNI IZVOR (DIPOL) • EM talasi nastaju svuda gde postoji usmereno i ubrzano kretanje • • • • • naelektrisanja tj. naizmenična struja; Osnovni izvor EM talasa – Svaki LC sistem promenljive struje – nalektrisanja koja zrače - antena. Svaka antena može biti i prijemna i predajna – emisiona. Najjednostavniji oblik – Herzov dipol. Prav, kratak provodnik dužine koji je na krajevima završen malim provodnim sferama. Sfere igraju ulogu kondenzatora, a dužina provodnika ostvaruje induktivnost. 17 • Nastalo EM polje oko dipol antene može da se podeli u tri zone • • • • • u zavisnosti od rastojanja i frekvencije polja: • zona indukcije (r /2); • prelazna zona (/2 r 2); • zona zračenja (r 2); Za lica koja rade sa na uredjajima koji zrače EM zračenjima u zavisnosti od frekvencije polja, mogu da se nadju u nekoj od ovih zona, zbog čega se u praksi se najčešće vrši merenje komponenata električnog i magnetnog polja u ovim zonama; U zavisnosti od intenziteta i frekvencije ova polja mogu štetno da deluju na ljudski organizam; d Snaga dipol antene: P 40 I Ako dipol antentu tretiramo kao tačkasti izvor koji emituje P zračenje u svim pravcima: Pzr I zr 4r 2 I zr zr 2 4r Za antene usmerene u jednom pravcu: FPzr gde je Ω – prostorni ugao, F - faktor usmerenosti I zr r 2 antene antene, za tačkaste antene F=1. 2 2 2 zr 18 ELEKTROMAGNETNA ZRAČENJA ELEKTRIČNIH UREĐAJA • U svakodnevnom životu čovek može biti izolovan od zemljinog električnog i magnetnog polja ili da bude izložen povećanom dejstvu električnog, magnetnog i EM polja električnih uređaja; • Izvori polja u kući su uređaji koje koritistmo u domaćinstvu. • Izvori ovih polja u industiji: transformatori, prekidači, kondenzatori, induktivni kalemovi... • Svi ovi uređaji pretstavljaju složene sprege otvorenih i zatvorenih oscilatornih kola; 19 • Opšta populacija je u najvećoj meri izložena EM poljima • • • • mrežne frekvencije (50-60 Hz); Poljima koja potiču od sredstava masovnih komunikacija (RTV predajnici 100-500 MHz) i mobilnih komunikacija (800-900 MHz i 1800-2200 MHz). Ljudi su izloženi ovim poljima u kući, na poslu, u školi i transportnim sredstvima na električni pogon (voz, trolejbus, tramvaj, metro). Zbog složenosti geometrijskih konfiguracija ovih polja otežana je egzaktna matematička analiza; U praksi se najčešće mere komponene ovih polja. 20 IZVORI EM POLJA U KUĆI • Merenja intenziteta magnetnih polja u kućnim uslovima su pokazala da ona prosečno iznose oko 0.1 μT i da je najduža ekspozicija u spavaćim sobama. • Tipične jačine električnog polja su 1-15 V/m ili prosečno 4,8 V/m. • Najčešći izvori zračenja u kući su : električna ćebad, električna grejna tela, električno grejani vodeni kreveti, električni satovi (digitalni i sa brojčanikom), mikrotalasne peći, radio i TV uređaji , frižideri, fenovi za kosu, video terminali, monitori, električni kotlovi za grejanje, električno podno grejanje, zamrzivači, električni uvijači kose, uređaji za video igre, kompjuteri, električni šporet, električna mašina za brijanje, električna pegla i električni radijatori. • Ovi izvori mogu stalno da generišu polja zračenja koje se menja pri nagloj promeni opterećenja ili prekida u električnoj mreži. 21 • Tipični intenziteti oko električnih uređaja u stanu na udaljenju od 30 cm od izvora su sledeći: električna sijalica 2V/m električni sat 15 V/m usisivač 16 V/m fen za kosu 40 V/m električni mikser 50 V/m frižider 60 V/m električni pokrivač 250 V/m video terminali 74 V/m kolor televizor 30 V/m 22 • Prosečna snaga magnetnog polja u blizini najčešće korišenih izvora (za kućne aparate na udaljenosti od 30 cm): frižider 0.25μT električni šporet 4.0μT fen za kosu 7.0μT električna pegla 1-10μT električni mikser 10μT usisivač 20μT električna peć 17μT električni pokrivač 1.3 - 3.3μT električni brijač (na 3 cm od izvora) 1500μT video terminali 0.13 - 0.3μT kolor televizor 0.1 - 0.5μT 23 UTICAJ EM ZRAČENJA NA BIOLOŠKE SISTEME 24 • Ne postoji prostor u kojem čovek radi, živi ili spava, a u kojem nema štetnih zračenja. • Duga izloženost kompleksnom uticaju štetnih zračenja isključivo remeti energetsku strukturu bioloških sistema, a to se odražava tako što dolazi do pojave raznih oboljenja, kako psiho-mentalnih tako i fizičkih. • Najopasnija mesta su ona na kojima se čovek najduže zadržava, a to su krevet ili radno mesto. • Uticaj makroskopskih EM polja na biološke strukture odredjuju tri osnovne elektromagnetne konstante: • σ – električna provodnost • ε – dielektrična provodnost • μ – magnetna provodnost Spergnute Maksvelovim jednačinama ove veličine objedinjuju vektore E i B. 25 MEHANIZAM DELOVANJA EM POLJA • Za biološku sredinu važe isti zakoni prostiranja EM talasa kao i za bilo koju drugu sredinu. • U organizmu čoveka koji boravi u promenljivom EM polju indukuju se struje, pri čemu E polje indukuje struju znatno jačeg intenziteta od magnetnog. • Ljudski organizam,odnosno ćelijska struktura reaguje na EM zračenje kao električni kolo sa spregnutim kondenzatorima, kalemovima i otpornicima. • Pod uticajem ovog polja nastaje oscilovanje slobodnih jona i rotacija dipolnih molekula u frekvenciji polja koji se nalaze u biološkim strukturama. 26 • Utvrđeno je da elektromagnetna zračenja mogu dvostruko da utiču na živi organizam: • Prvo, ova zračenja mogu da deluju kao regulatori fizioloških procesa u organizmu - dejstvo prirodnih EM polja; • drugo, ona mogu da naruše te procese. • Primer, regulišućeg uticaja elektromagnetnih zračenja jeste njihov uticaj na održavanje biološkog ritma u organizmu. • Međutim, pri povremenoj povećanoj aktivnosti elektromagnetnih zračenja, odnosno pri povećanju intenziteta polja zračenja, može doći do značajnih poremećaja funkcija organizma ili do stimulacije patoloških poremećaja koji su bili u toku. • Delovanjem na periferni ili centralni nervni sistem regulišu ili remete fiziološke procese koji su pod kontrolom ovih sistema. 27 • Dosadašnja ispitivanja nesumnjivo potvrdjuju da usled dejstva • • • • • elektromagnetnog zračenja postoji • termički efekat - Posledica su pretvaranja EM u toplotu. • i netermički efekat. Usled termičkog efekta, dolazi do povišenja temperature, a koja dovodi do povećanja bazalnog metabolizma. Dalje povećanje temperature u znatnoj meri povlači povećanje potrebe tkiva za kiseonikom i smanjenje sposobnosti hemoglobina za vezivanje kiseonika. Netermički efekat podrazumeva sve promene u biološkoj sredini čiji uzrok nije temički efekat. Manje je proučavan, ali se u poslednje vreme njemu sve više posvećuje pažnja. Ogleda se pre svega u poremećajima proteinskih molekula. 28 • Stepen oštećenja bioloških struktura kao posledica EM zračenja zavisi od: • intenziteta primljene zračene energije, • trajanja izlaganja organizma zračenju • i od frekvencije izvora zračenja. • Eksperimentima na životinjama, dopunjenim rezultatima istraživanja zdravstvenog stanja ljudi zaposlenih u zoni elektromagnetnog zračenja, dokazano je da izlaganje živog organizma elektromagnetnom zračenju dovodi do bioloških oštećenja organizma pa i do smrti. • Oštećenja mogu biti akutna i hronična. 29 • Sa stanovišta biološkog dejstva elektromagnetnog zračenja u zavisnosti od njegove frekvence treba reći da talase: • milimetarskog opsega apsorbuju površinski slojevi kože, • centimetarskog koža i potkožno tkivo, • a decimetarskog unutrašnji organi jer prodiru u dubinu 10 -15 cm. 30 REZULTATI KLINIČKIH ISPITIVANJA – J. Jovanović at all - ŠTETNI EFEKTI ELEKTROMAGNETNIH POLJA EKSTREMNO NISKIH FREKFENCIJA - Acta Medica Medianae 2010,Vol.49(1) • Pojava "hipersenzitivnosti na elektricitet" i određene neurastenične manifestacije kod osoba koje rade sa video terminalima ili se nalaze u blizini linija električne struje, elektromotora, električnih aparata u domaćinstvima i fluorescentnih lampi. • Promene su na koži u vidu rumenila, crvenila ili ružičaste boje lica, osećaja toplote, vibriranja kose i dlaka, svraba ili osećaja kao da koža lica bridi. • Smetnje nespecifične prirode slične neurasteničnim manifestovale su se u obliku glavobolje, vrtoglavice, zujanja u ušima, umora, slabosti, osećaja mravinjanja i bridenja na koži ekstremiteta, nedostatka vazduha, mučnina, poremećaja probave, pojačanog znojenja, razdražljivosti, nesanice, emocionalne nestabilnosti, smanjene intelektualne sposobnosti, depresije, osećaja svetložutog svetlucanja u očima i teškog pamćenja. 31 • Vršena su ispitivanja uticaja EM polja na pojavu malignih bolesti • • • • izloženih osoba. Nađena je povećana smrtnost od svih oblika leukemije i akutne leukemije kod odraslih hronično izloženih EM polju preko 0,3 μT. Utvrđena je veća pojava karcinoma (preovladavaju tumori pluća, faringsa, digestivnogtrakta, respiratornih sinusa, tiroidne žlezde, tumori nervnog sistema, limfomi i melanomi očiju i kože) kod radnika čije je zanimanje vezano za rad sa električnom strujom. Utvrđena je dva do tri puta veća incidenca malignih bolesti kod dece koja su stanovala ukućama u blizini linija sila koje vode neposredno iz transformatora. Naročito je utvrđena ćešča pojava leukemije, tumora mozga i Hodgin-ove bolesti kod dece, hronično izložene EM polju u stanu, pri čemu su naročito osetljiva deca sa Down-ovim sindromom. Pretpostavlja se da je uzrok povećane incidence malignih oboljenja kod dece promenljivo magnetno polje u blizini provodnika, koji vode direktno iz transformatora i kućne električne instalacije. 32 • Od mogućih mehanizama kancerogenog dejstva, istraživano je i dokazano dejstvo EM polja u pravcu uticaja na ćelijsku membranu i transport kalcijuma kroz membranu, na prekidanje komunikacije među ćelijama, promene u rastu ćelija, na transkripciju RNK, na promena na hromozomima, na reparaciju DNK itd.. . • Utvrđena je korelacija između jačine EM polja i mesta samoubistva, značajno povećan broj samoubistava u području jakih EM polja, kao i značajno češća pojava depresivnog sindroma u populaciji izloženoj ovom zračenju . • Ispitivanje uticaja ovih polja na kardiovaskularni sistem ukazala su na češću pojavu ventrikularnih ekstrasistola, ventrikularne fibrilacije,poremećaja regulacije krvnog pritiska i cirkulacije, Snažno elektromagnetno polje može uticati na rad Pace-maker-a. • Utvrđen je značajno veći rizik od pojave spontanih pobačaja i rađanja dece sa kongenitalnim malformacijama kod žena koje su u vreme rane trudnoće koristile električne pokrivače i spavale u električno grejanim vodenim krevetima. 33