Elektromagnetické emise: zdroje a vliv na zdraví

Každý z nás je denně vystavován neviditelnému působení širokého spektra elektromagnetických polí. V posledních dvou desetiletích však bouřlivý rozvoj a zavádění pokrokových technologií i široké používání důmyslných strojů, přístrojů a zařízení zvýšily významnost zatěžování životního prostředí elektromagnetickými poli. Široká veřejnost tyto změny intenzivně vnímá a rostou obavy z možných negativních účinků těchto polí na lidské zdraví. Výsledky současných výzkumů jsou často protichůdné nebo nejasné. To vede jen k dalšímu stupňování obav, matení a zvyšování nedůvěry veřejnosti k proklamované elektromagnetické bezpečnosti v našem životním prostředí.

Exposure to electromagnetic fields (EMF) is not a new phenomenon. However, during the 20th century, environmental exposure to man-made electromagnetic fields has been steadily increasing as growing electricity demand, ever-advancing technologies and changes in social behaviour have created more and more artificial sources. Everyone is exposed to a complex mix of weak electric and magnetic fields, both at home and at work, from the generation and transmission of electricity, domestic appliances and industrial equipment, to telecommunications and broadcasting. This article tries to explain basic principles of EMF and their impact on the human health.

Obr. 1. Elektromagnetické spektrum

1. Definice elektromagnetických polí

Elektrická pole

Elektrická pole vznikají v důsledku působení elektrických nábojů Q (C), jejichž intenzita se měří ve voltech na metr (V·m-1). Hromadí-li se náboje na povrchu nějakého tělesa, mají tendenci se vzájemně přitahovat, resp. odpuzovat. Síla této tendence je charakterizována napětím U a měří se ve voltech (V). Čím vyšší je napětí, tím silnější se vytvoří pole.

Elektrické pole může existovat i bez toku elektrického proudu. Je-li např. zapojeno elektrické zařízení do síťové zásuvky, vytvoří se k němu přidružené elektrické pole (a to i v případě, že samotné zařízení není zapnuto - obr. 2), jehož velikost bude úměrná napětí připojeného zdroje. Intenzita elektrického pole je nejsilnější v bezprostřední blízkosti zařízení a klesá se zvětšující se vzdáleností od něj. Většina běžných stavebních materiálů jako dřevo nebo kov dokáže elektrická pole do značné míry odstínit.

Čtěte také: Analýza produkce elektromagnetických emisí

Obr. 2. Svítidlo připojené k zásuvce (vypnuté)

Magnetická pole

Magnetická pole vznikají v důsledku pohybu elektrických nábojů, tj. toku elektrického proudu I (A). Jejich intenzita se měří v ampérech na metr (A·m-1), avšak obvykle se vyjadřuje pomocí magnetické indukce, jejíž základní jednotkou je tesla (T). Čím větší je elektrický proud, tím silnější je magnetické pole.

Je-li elektrické zařízení zapnuto a protéká-li jím proud (obr. 3), vytvoří se k němu přidružené magnetické pole, jehož velikost bude úměrná odebíranému proudu z připojeného zdroje (elektrické pole však bude konstantní). Intenzita magnetického pole je největší v bezprostřední blízkosti zařízení a klesá se zvětšující se vzdáleností od něj. Tato pole snadno prostupují běžnými stavebními materiály, které je nedokážou odstínit.

Obr. 3. Svítidlo připojené k zásuvce (zapnuté)

Elektromagnetická pole

Elektromagnetická pole (EMF, Electromagnetic Fields) jsou tvořena elektrickou a magnetickou složkou. Vztahy mezi těmito složkami jsou obecně popsány soustavou čtyř Maxwellových rovnic, ze kterých vyplývá, že elektromagnetická pole jsou vírové povahy, a mají tedy určitou energii, hybnost a setrvačnost. Elektromagnetická pole se šíří prostorem rychlostí světla (c = 299 792 458 m·s-1).

Čtěte také: Přečtěte si více o elektromagnetických emisích

Statická pole

Statická pole jsou v čase neměnná. Stejnosměrný proud teče pouze jedním směrem a jeho tok vytváří statické elektrické pole (např. magnetické pole Země nebo pole tyčového magnetu).

Obr. 4. Nízkofrekvenční elektrická pole a člověk

Časově proměnná pole

Časově proměnná elektromagnetická pole jsou vyvolána tokem střídavého proudu, který mění svůj směr (orientaci) v pravidelných časových intervalech (u rozvodných sítí většiny evropských zemí je to 50 cyklů za sekundu, resp. 50 Hz). Stejně tak mění svou orientaci přidružené elektromagnetické pole.

Neionizující elektromagnetická pole

Vlnová délka a frekvence charakterizují další důležitou vlastnost elektromagnetických polí, kterou jsou tzv. kvanta. Kvanta polí s vyšší frekvencí (kratší vlnová délka) nesou větší energický potenciál než pole s nižší frekvencí (delší vlnová délka). Elektromagnetická vlnění, jejichž kvanta vykazují energetickou nedostatečnost pro rozbití chemické molekulární vazby, jsou označována jako neionizující záření. Sem patří např. umělé zdroje elektromagnetických polí (elektřina, mikrovlny a vysokofrekvenční pole), které se nacházejí relativně na konci elektromagnetického spektra dlouhých vlnových délek a nízkých frekvencí. Jejich kvanta nejsou schopna se vyvázat z chemické molekulární vazby.

Obr. 5. Nízkofrekvenční magnetická pole a člověk

Čtěte také: Hodnoty elektromagnetického znečištění

Ionizující záření

Některé elektromagnetické vlny nesou však taková množství kvantové energie, že u nich dochází k rozbití chemické molekulární vazby. Tato elektromagnetická vlnění, kam patří např. záření gama, kosmické nebo rentgenové záření, jsou označována jako ionizující záření.

2. Zdroje elektromagnetických polí

Přirozené zdroje elektromagnetických polí

Elektromagnetická pole se v našem životním prostředí vyskytují téměř všude a nejsou pouhým okem viditelná. Elektrická pole jsou vytvářena lokálním hromaděním elektrických nábojů v atmosféře spojeným s bouřemi. Magnetické pole Země orientuje střelku kompasu severojižním směrem a je využíváno nejen lidmi, ale i ptáky a rybami k navigaci.

Obr. 6. Venkovní přenosové vedení

Umělé zdroje elektromagnetických polí

Umělé zdroje elektromagnetických polí jsou dílem člověka, který je využívá pro jejich vlastnosti (např. rentgenové záření), nebo jsou vedlejším produktem (např. rozvodná síť) či kombinací obou (např. rádiové vlny vyšších frekvencí pro přenos informací).

Zdroje polí ELF

Pole ELF (Extremely Low Frequency, tj. extrémně nízké frekvence nad 0 Hz do 300 Hz) jsou typickým příkladem časově proměnných elektromagnetických polí, která jsou vytvářena např. přenosovými vedeními nebo domácími elektrickými spotřebiči.

Zdroje polí IF

Příkladem zdroje elektromagnetického pole IF (Intermediate Frequency, tj. střední frekvence nad 300 Hz do 10 MHz) je např. obrazovka počítače.

Obr. 7. Člověk a počítač

Zdroje polí RF

Příkladem zdrojů RF (Radio Frequency, tj. vysoké frekvence nad 10 MHz do 300 GHz) jsou např. rozhlasové a televizní vysílače, radary a antény mobilních telefonů nebo mikrovlnné trouby.

3. Zdravotní účinky elektromagnetických polí

Elektrické proudy velmi malých hodnot protékají lidským tělem i při absenci vnějších elektrických polí. K tomu dochází v důsledku chemických reakcí, které probíhají v lidském organismu jako součást běžných tělesných funkcí. Většina biochemických reakcí, počínaje zažíváním a mozkovou aktivitou konče, je provázena pohybem elektricky nabitých částic. Také naše srdce je elektricky aktivní, a jeho aktivitu mohou tak lékaři sledovat pomocí elektrokardiogramu.

Nízkofrekvenční elektrická pole

Tato pole působí na lidské tělo stejně jako na každou jinou látku, v jejíž struktuře se nacházejí nabité částice. Při působení těchto polí na lidské tělo se na jeho povrchu přemísťují elektrické náboje. Důsledkem toho je elektrický proud, který teče tělem do země.

Nízkofrekvenční magnetická pole

Tato pole indukují v lidském těle cirkulující proudy, jejichž intenzita závisí na intenzitě vnějšího magnetického pole. Je-li intenzita magnetického pole dostatečně velká, může dojít k nervovému nebo svalovému podráždění, popř. k ovlivnění i dalších biologických procesů.

Nachází-li se člověk přímo pod vysokonapěťovým venkovním vedením, indukují se v jeho těle vlivem působení elektrických a magnetických polí napětí a proudy. Ty jsou však v porovnání s prahovými hodnotami pro vyvolání elektrického šoku nebo jiných elektrických účinků velmi nízké.

Vysokofrekvenční pole

Hlavním biologickým účinkem vysokofrekvenčních polí je ohřev. Hodnoty expozic vysokofrekvenčními poli, kterým je člověk běžně vystavován, jsou podstatně nižší, než aby mohly vyvolat významnější ohřev. Vědci se zabývají také domněnkou, zda tepelné účinky pod prahovými hodnotami pro tělesný ohřev nejsou důsledkem spíše dlouhodobých expozic.

Je však nepochybné, že elektromagnetická pole s intenzitami překračujícími určitou hodnotu se mohou projevit biologickými účinky. Výsledky experimentů, které byly uskutečňovány na zdravých dobrovolnících, naznačují, že krátkodobé expozice s hodnotami obvyklými v našem životním prostředí nebo domácnostech nejsou příčinou žádných zjevných škodlivých účinků.

Šedý zákal

U některých zaměstnanců, kteří jsou profesně vystavováni vyšším intenzitám vysokofrekvenčních polí nebo mikrovlnnému záření, byl zjištěn zvýšený výskyt podrážděnosti očí a šedého zákalu. Nicméně pokusy konané na zvířatech nepotvrdily, že by hodnoty, které jsou běžně tepelně bezrizikové, mohly být příčinou těchto forem očních onemocnění.

Elektromagnetická přecitlivělost a deprese

Někteří lidé se domnívají, že jejich „přecitlivělost„, drobné potíže, bolesti hlavy, deprese, letargie, poruchy spánku, nebo dokonce i křeče či epileptické záchvaty jsou důsledkem působení elektrických nebo magnetických polí. Domněnku elektromagnetické přecitlivělosti podporuje jeden malý vědecký důkaz z nedávných skandinávských studií. Bylo zjištěno, že jednotlivé osoby, které byly vyšetřovány za přísně kontrolovaných podmínek expozic elektromagnetickým polem, nemají shodné biologické reakce a že neexistuje ani žádný přijatelný biologický mechanismus, kterým by bylo možné tuto různou přecitlivělost vysvětlit.

Výzkum v této oblasti je zvláště obtížný právě proto, že je ve hře mnoho jiných tělesných pochodů interního původu, které s expozicí elektromagnetickým polem přímo nesouvisejí.

3.1 Elektromagnetická pole v domácnostech

Pozadí elektromagnetických polí

Úroveň pozadí elektrických a magnetických polí síťové frekvence v domácnostech je vytvářena kombinací přenosu, transformace a rozvodu elektrické energie, domovních instalací a domácích spotřebičů. Intenzity jak elektrického, tak magnetického pole však poměrně příkře klesají se zvětšující se vzdáleností od zdroje.

Pozadí magnetických polí v domácnostech mimo přenosová vedení činí asi 0,2 µT. Magnetická pole přímo pod venkovním přenosovým vedením jsou mnohem silnější. Hustota magnetického toku v úrovni terénu může dosahovat hodnot až několika µT.

Nejsilnější elektrická pole síťové frekvence, se kterými je možné se setkat v našem životním prostředí, se vyskytují pod vysokonapěťovými přenosovými vedeními. Jejich hodnoty mohou přímo pod přenosovým vedením činit až 10 kV·m-1, avšak již ve vzdálenosti 50 až 100 m od vedení jsou na úrovních běžných pro prostředí bez přenosových vedení.

Elektrické spotřebiče v domácnostech

Nejsilnější magnetická pole se síťovou frekvencí, se kterými je možné se setkat v domácnostech, se vyskytují v těsné blízkosti elektromotorů nebo jiných elektrických spotřebičů či speciálních přístrojů.

V tab. 1 jsou uvedeny charakteristické intenzity elektrických polí ve vzdálenosti 30 cm od běžných domácích spotřebičů.

Intenzita pole nezávisí na velikosti, složitosti, výkonnosti nebo hlučnosti elektrického zařízení. I u zdánlivě stejných přístrojů se mohou intenzity magnetických polí značně lišit. Tyto rozdíly v intenzitách magnetického pole souvisejí s konstrukcí výrobku.

V tab. 2 jsou uvedeny charakteristické hodnoty pro několik elektrických spotřebičů, které pracují s frekvencí 50 Hz a jsou běžně používány v domácnostech i na pracovištích. Z tab. 2 je zřejmé, že intenzita magnetického pole u všech spotřebičů velmi prudce klesá se zvětšující se vzdáleností. Ve vzdálenosti 30 cm jsou intenzity magnetických polí většiny spotřebičů více než stokrát nižší než stanovený hygienický limit, který u ostatních osob (veřejnost) činí 100 µT při frekvenci 50 Hz.

Televizní obrazovky a monitory počítačů

Monitory počítačů a obrazovky televizorů pracují na podobném principu, tj. vytvářejí statická elektrická pole a střídavá elektrická a magnetická pole o různých frekvencích. Naproti tomu obrazovky z tekutých krystalů (LCD), které se používají např. u laptopů, nevytvářejí žádná významná elektrická ani magnetická pole.

Moderní počítače jsou vybaveny vodivými obrazovkami, které snižují intenzitu statických polí na úroveň běžného pozadí v domácnostech nebo na pracovištích. Ve vzdálenosti operátora 30 až 50 cm od monitoru počítače dosahuje magnetická indukce střídavého magnetického pole při 50 Hz méně než 0,7 µT a intenzita střídavého elektrického pole přibližně 1 až 10 V·m-1.

Mikrovlnné trouby

Domácí mikrovlnné trouby pracují s vysokými výkony. Díky účinnému stínění je však omezeno prosakování mikrovlnného záření do okolí na téměř nezjistitelnou hodnotu a kromě toho jejich intenzita velmi příkře klesá se zvětšující se vzdáleností.

Ve většině zemí jsou pro výrobce stanoveny standardy, které specifikují maximální přípustnou úroveň prosakování mikrovln u nových trub, a trouby, které vyhovují těmto standardům, nepředstavují pro spotřebitele žádné zdravotní riziko.

Obr. 8. EMF a vlaky

Přenosné telefony

Přenosné domácí telefony pracují s mnohem nižšími intenzitami než mobilní telefony, neboť jejich dosah od základní stanice je jen velmi malý. Z tohoto důvodu jsou vysokofrekvenční pole, a tím i zdravotní účinky těchto telefonů zanedbatelné.

3.2 Elektromagnetická pole v životním prostředí

Radary

Radary se používají pro navigaci, předpověď počasí a vojenské účely a pro množství dalších aplikací. Radary emitují pulsní mikrovlnné signály. Špičkový výkon pulsu může být velký, přestože je průměrný výkon malý.

Mnoho radarů se otáčí nebo pohybuje nahoru a dolů. Tím se snižuje střední výkonová hustota (W·m-2), kterou je zatěžováno životní prostředí v jejich blízkosti. Nicméně i výkonové neotáčivé vojenské radary omezují elektromagnetické emise pod hygienické limity v místech s volným přístupem veřejnosti.

Bezpečnostní systémy

Varovná zařízení proti krádeži v obchodech používají visačky na zboží, které se po zakoupení odstraní nebo deaktivují. U východů jsou nainstalovány elektrické cívky, které při krádeži tyto visačky detekují. Na stejném principu pracují i systémy např. v knihovnách nebo kontroly přístupu do budov.

Elektromagnetická pole detekčních cívek všeobecně nepřekračují stanovené hygienické limity. Detektory kovů a letištní bezpečnostní systémy vyzařují silná magnetická pole o hodnotě až 100 µT. V bezprostřední blízkosti rámu detektoru kovů se mohou magnetická pole blížit, a v některých případech je i překračovat, stanoveným hygienic...

tags: #elektromagnetické #emise #vzduch #zdroje

Oblíbené příspěvky:

• Udržitelný život a pomoc
• Proces třídění odpadu
• Emise oxidu uhličitého ve světě
• Emise plug-in hybridů
• Dopady konfliktů na životní prostředí v ČR