Χρονικές διακυμάνσεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο κτίριο Ξενία Α του Τμήματος Περιβάλλοντος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ ΚΤΙΡΙΟ ΞΕΝΙΑ Ά ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ :

ΚΑΛΟΦΩΛΙΑΣ ΜΑΡΚΟΣ

ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ :

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΧΡΗΣΤΟΣ

ΜΥΤΙΛΗΝΗ

ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2008

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Η πραγματοποίηση αυτής της πτυχιακής εργασίας θα ήταν αδύνατη χωρίς τη συμβολή ορισμένων προσώπων που με στήριξαν και με βοήθησαν σε όλη τη διάρκεια των πολυετών σπουδών μου, με κάθε τρόπο.

Ευχαριστώ τους γονείς μου, Μάριο και Φωτεινή, καθώς και τον αδερφό μου, Γιώργο, για την ατέρμονη υπομονή και εμπιστοσύνη που μου δείχνουν τα τελευταία 23 χρόνια.

Ευχαριστώ θερμά τον καθηγητή και καθοδηγητή μου, κύριο Χρήστο Ματσούκα για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με αυτό το θέμα και για τις πολύτιμες συμβουλές του και την γενικότερη βοήθειά του, σε κάθε στάδιο αυτής της πτυχιακής εργασίας.

Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω μια σειρά προσώπων που σημάδεψαν τα χρόνια αυτά των σπουδών μου, και όχι μόνο. Σκύλοι και Πασήκοι, Στάυρε, Παναγιώτη, Μητσοτάκη, Μανώλη, Μπόκ, Δάκη, Ανδρέα και Όλγα, Κώστα, Στρατή και Άκη Κ., Βάσια, Τσαλικάκο, Γιάννη Τ., Θείο και Θεία, Ελένη, Μαρία, Κωστή, Βένα, Φόν, Βασίλη, Δημήτρη, Αλέξανδρε Κ., Billy, Ελένη, Αθηνά, Γωγώ, Χριστίνα, Ειρήνη, Δάφνη, Έλλη, Σοφία, Στάσα, Δημήτρη Κ., Λεωνίδα, Ξενάκια, Αντζάκια, Έλενα, Βάσω, Κάβα, Στέλλα, Στράτο, Τόγκα, Βενετία, Σοφία, Διάολε, Αγγέλα, Λία, Γωγώ, Άβα, Μπούμπη, Μυρτώ, Θωμά, Μπάμπη, Νάνσυ, Άλεξ, Γιάννη, Φούτσεκ, Γιωργέλη, Ιωάννα, Κατερινάκι, Μάκη, Βάσια, Βάσω, Όλγα, Στελλίτσα, Μαρία, Δέσποινα, Σμαράγδα, Νεφέλη, Ντορέττα, Ζωή, Άντρια, Έκτωρα, Χρήστο, Ευτυχία, Κατερίνα, Χρήστος Β., Σταύρε Μ., Τύφλα, Δήμα, Χέλη, Χρύσα, Ναύαρχε, Νικολάκη, Αμαρυσία, Λήδα, Αμαλία, Σπύρος, Δώρα, Μιράντα, Άννα, Ελένη, Βάσια, Όλγα, Δήμητρα, Νίνα, Νατάσσα, Κάτια, Γιούλη, Αναστασία, Νικόλα, Μαριάννα, Desire, Στάθη, Βέρα, Άρτεμις, Νικόλα, Θάνο, Τσί, Βαγγέλη, Βάιε, Βούλα, Γιάννα, Αρίστο, Μιχάλη Π., Πελάτη, Πέγγυ, Σταμάτ, Γρηγόρη, Αγγελικούλα, Στρατή, Πάνο, Αρκούδα, Μαράκι, Ελένη, Σωτηράκη, Γιάννη, Άκη, Αλέξανδρε, Αλεξάνδρα, Αφροδίτη, Βασιάννα, Γιώργο, Αγάπη, Χριστίνα, Τσιτσιολινάκι, John Η. και Johnides, ευχαριστώ για όλα.

Χωρίς εσάς, δε θα ήμουν…εγώ.

Καλοφωλιάς Μάρκος

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

1.1 ΠΡΟΛΟΓΟΣ...5

1.2 ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ...6

1.3 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

1.3.1 Εισαγωγή

...8

1.3.2 Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία

...9

1.3.3 Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα

...12

1.4 ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΚΑΙ ΜΗ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

1.4.1 Ιοντίζουσα Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία

...15

1.4.2 Μη Ιοντίζουσα Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία

...17

1.4.3 Πηγές Μη Ιοντιζουσών Ακτινοβολιών

...19

1.5 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

1.5.1 Εισαγωγή

...20

1.5.2 Θερμικές επιπτώσεις

...22

1.5.3 Μη θερμικές επιπτώσεις

...23

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ – ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

2.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΟΡΓΑΝΟΥ EMR – 300

2.1.1 Γενικά

...25

2.1.2 Τεχνικά χαρακτηριστικά

...26

2.1.3 Βασικές λειτουργίες

...28

2.1.4 Αισθητήρας Probe Type 18 Ηλεκτρικού Πεδίου

...30

2.2 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ

...30

2.2.2 Προετοιμασία οργάνου

...31

2.2.3 Διάρκεια και χρόνος μετρήσεων

...32

2.2.4 Παρατηρήσεις – Σκοπός έρευνας

...32

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

. ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ–ΟΡΙΑ ΑΣΦΑΛΟΥΣ ΕΚΘΕΣΗΣ 3.1 Διεθνώς...34

3.2 Ελληνική Νομοθεσία...38

3.3 Νομοθεσίες άλλων χωρών...41

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ...42

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5

. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

5.1 ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ...52

ΚΕΦΑΛΑΙΟ

1

. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Ήλιος, φως, ηλεκτρικό ρεύμα, καλώδια, πυλώνες, αγωγοί υψηλής τάσης, λάμπες, τηλεόραση, ραδιόφωνο, ραντάρ, ξυριστική μηχανή, στεγνωτήρας μαλλιών, υπολογιστής, φορητός ηλεκτρονικός υπολογιστής, ασύρματο τηλέφωνο, λέιζερ, φούρνος μικροκυμάτων, κινητό τηλέφωνο…Τα πάντα γύρω μας αποτελούν πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (ΗΜΑ).

Η αλματώδης ανάπτυξη της τεχνολογίας τα τελευταία χρόνια, οδήγησε τον άνθρωπο να εκτίθεται σε ολοένα και περισσότερη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Οι εφαρμογές της τεχνολογίας στην καθημερινότητά μας συνεχώς πληθαίνουν. Από την βιομηχανία και την ιατρική, μέχρι τις επικοινωνίες και τις ηλεκτρικές οικιακές συσκευές, το σώμα μας υποβάλλεται καθημερινά σε ακτινοβολίες, των οποίων ακόμα δεν γνωρίζουμε τις ακριβείς συνέπειες.

Έτσι, είναι φυσιολογικό, η διεθνής επιστημονική κοινότητα, η ιατρική κοινότητα, οργανισμοί, οργανώσεις και ο κάθε κοινός άνθρωπος, να έχει προβληματιστεί και να ενδιαφέρεται περισσότερο για το θέμα των ακτινοβολιών και φυσικά των πιθανών επιδράσεών τους, στην δημόσια υγεία.

Ο αριθμός των πηγών της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας αυξάνεται καθημερινά με ραγδαίους ρυθμούς. Όπως είναι κατανοητό, αυτή η αύξηση των επιπέδων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, είναι αδύνατο να μην έχει περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Εκεί εστιάζεται και όλο το ενδιαφέρον των επιστημόνων για τις ακτινοβολίες που εκτιθόμαστε καθημερινά.

Τα τελευταία είκοσι χρόνια, κυρίως λόγω της εξέλιξης του κλάδου των τηλεπικοινωνιών, έχουν γίνει χιλιάδες έρευνες και έχουν δημοσιευτεί πολλά άρθρα που αφορούν τις ακτινοβολίες και την έκθεσή μας σε αυτές. Δυστυχώς, ακόμα και σήμερα, δεν έχουν διαπιστωθεί οι ακριβείς επιπτώσεις που μπορούν να προκύψουν από την χρόνια έκθεση του ανθρώπινου σώματος στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Οι

επιδράσεις της ακτινοβολίας μέχρι τώρα είναι διαπιστωμένες μόνο σε πειραματόζωα.

Όπως τονίζουν οι επιστήμονες, θα χρειαστεί αρκετός χρόνος ακόμα και πολλές ακόμα μελέτες για να μπορέσουν να πουν με ακρίβεια και σιγουριά, ότι υπάρχουν βιολογικές επιπτώσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην υγεία μας.

Σκοπός της εργασίας αυτής, φυσικά δεν είναι να τεκμηριώσει αν υπάρχουν δυσμενείς συνέπειες στην υγεία. Ούτε βέβαια να δώσει απαντήσεις και λύσεις σε ότι αφορά την χρήση και τις εφαρμογές της. Αυτό που επιδιώκεται, είναι, βάση βιβλιογραφικών αναφορών, παλαιότερων ερευνών και μελετών, να συνεχιστεί η καταγραφή και η μελέτη της διακύμανσης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, σε βάθος χρόνου και συγκεκριμένα κατά την διάρκεια 27 ημερών. Στην εργασία αυτή γίνεται προσπάθεια να δοθεί μια εικόνα της συνολικής έκθεσης του ανθρώπου, καθημερινά σε ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες, στον λόφο που στεγάζεται το τμήμα Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου.

Με την χρήση απαραίτητου οργάνου μέτρησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, σκοπός είναι η παρακολούθηση της διακύμανσης της, ανά ημέρα και ανά ώρα καθώς και η συνολική καταγραφή των τιμών της ακτινοβολίας (δημιουργία βάσης δεδομένων), που δεχόμαστε από οποιαδήποτε πηγή, στον λόφο του πανεπιστημίου.

1.2 ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Όλα αυτά βέβαια, ξεκίνησαν αρκετά παλαιότερα. Από τα μέσα του 19^ου αιώνα και τις εργασίες του Faraday, του Weber, του Maxwell και του Hertz, μέχρι σήμερα, ο άνθρωπος προσπαθεί να κατανοήσει την έννοια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, καθώς και τις πιθανές επιπτώσεις που μπορεί να έχει στον άνθρωπο.

Το 1846, ο Wilhelm Weber συνδυάζει τα πειράματα και τα συμπεράσματα του Faraday και οδηγείται για πρώτη φορά σε μια ηλεκτρομαγνητική θεωρία που αργότερα αποδεικνύεται λανθασμένη.

Η έννοια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας γεννήθηκε μέσα στα γραπτά του James Clerk Maxwell, το έτος 1855. Βασικό ρόλο έπαιξε η παρουσία του πεδίου, ενός χώρου, δηλαδή μέσα στον οποίο είναι δυνατό να ασκηθούν δυνάμεις από σώματα που υπάρχουν εκεί.

Ο Maxwell κατάφερε με τέσσερις εξισώσεις να περιγράψει αυτό το πεδίο. Οι εξισώσεις του Maxwell μας λένε ότι οι δυναμικές γραμμές δεν θα είναι πλέον ευθείες και αναλλοίωτες, αλλά θα κινούνται σαν φίδια, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου σε ένα ορισμένο σημείο θα αυξομειώνεται περιοδικά, ενώ θα έχει ταυτόχρονα δημιουργηθεί και παλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτές οι εξισώσεις περιγράφουν όλα τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα με τέλεια ακρίβεια. Υπάρχουν λύσεις αυτών των εξισώσεων, που δίνουν κύματα που ταξιδεύουν με ταχύτητα 299.722 km/s, την ταχύτητα του φωτός δηλαδή. Έτσι, το φως αποδείχτηκε ότι ήταν το κύμα που ταξίδευε με αυτή τη μέγιστη ταχύτητα. Κατάφερε να δείξει ότι, αν γνωρίζουμε το τι συμβαίνει τώρα στο πεδίο, μπορούμε να γνωρίζουμε και μετά από κάποιο μικρό χρονικό διάστημα το τι θα συμβεί.

Ανακάλυψε ακόμα, ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο θα εισαγάγει ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο και αντίστροφα. Έτσι, για πρώτη φορά παρουσιάζεται, το 1855, μια ορθή προσέγγιση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και της φύσης τους.

( Χαλβαδάκης, Κ. Π., 1998).

Εικόνα 1.1 : Το Ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

Εικοσιεννιά χρόνια μετά, το έτος 1884, έρχεται ο Γερμανός φυσικός Heinrich Hertz για να εφαρμόσει τις θεωρίες του Maxwell για την παραγωγή και τη λήψη ραδιοκυμάτων. Έτσι, χρησιμοποίησε δύο ράβδους ως λήπτες και ένα διάκενο

ηλεκτρικού σπινθήρα ως κεραία λήψης. Με την συλλογή των κυμάτων, εμφανιζόταν σπινθήρας. Από αυτά τα πειράματα, απέδειξε ότι αυτά τα σήματα παρουσίαζαν όλες τις ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και τεκμηρίωσε ότι η ταχύτητα των κυμάτων αυτών ήταν ίση με την ταχύτητα του φωτός, σε αντίθεση με τον Maxwell ο οποίος το είχε αναφέρει μόνο θεωρητικά.

Τέλος, ανακάλυψε τον τρόπο να διαχωρίζει το ηλεκτρικό και το μαγνητικό κύμα από την πηγή τους ώστε να υπάρχουν μόνα τους, σαν κύματα Maxwell (Kitchen, R., 1993), καθώς και ότι τα ραδιοκύματα αποτελούν μορφή φωτός .

1.3 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

1.3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ο άνθρωπος κατά τη διάρκεια της ζωής του δέχεται συνεχώς ενέργεια με τη μορφή ακτινοβολίας, τόσο από το φυσικό του περιβάλλον όσο και από τεχνητές πηγές.

Η ακτινοβολία αυτή επιδρά πάνω του, κατά τρόπο πολύπλοκο, άλλοτε ευεργετικά και άλλοτε βλαβερά, ανάλογα με το είδος της, την έντασή της και την ενέργεια που μεταφέρει.

Η ακτινοβολία είναι μορφή ενέργειας η οποία εκπέμπεται από κάποια πηγή και διαδίδεται στο χώρο με μεγάλη ταχύτητα. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (ΗΜΑ) αποτελεί μία μορφή μη-σωματιδιακής ακτινοβολίας αφού τα φωτόνια δεν διαθέτουν μάζα αδρανείας. Καλύπτει ένα ευρύτατο φάσμα συχνοτήτων, μικρό τμήμα του οποίου καταλαμβάνεται από το ορατό φως. Αυτό βέβαια το συνολικό φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ανακαλύφτηκε διαχρονικά και ακόμα δεν έχουν οριστεί ακραίες τιμές.

Η ΗΜΑ θεωρείται σαν μία διεργασία μεταφοράς ενέργειας κατά την οποία δεν απαιτείται η ύπαρξη υλικού μέσου. Η ενέργεια της ΗΜΑ μεταφέρεται με την ταχύτητα του φωτός (300.000 km/s) δια μέσω περιοχών χώρου όπου δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου μάζα. Η δυνατότητα διάδοσης χωρίς υλικό μέσο διαπιστώνεται από το ότι το διάστημα μέσω του οποίου καταλήγει σε μας η ΗΜΑ (π.χ. το φως του ήλιου ή οι κοσμικές ακτίνες), είναι κενό μάζας.(Χαλβαδάκης Κ.Π.,1998).

Ο όρος λοιπόν, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, αναφέρεται στο είδος της ενέργειας που μεταδίδεται με τη μορφή κυμάτων. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα αποτελούνται από κύματα ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας, τα οποία διαδίδονται ταυτόχρονα, δηλαδή ακτινοβολούνται, στον ελεύθερο χώρο. Το φως και άλλες μορφές της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ταξιδεύουν στο χώρο με τη μορφή των κυμάτων.

Ένα τέτοιο κύμα δημιουργείται όταν το ηλεκτρόνιο κάποιου ατόμου χάνει ενέργεια και μεταπηδά σε χαμηλότερη τροχιά ή ενεργειακή στάθμη, κοντά στον πυρήνα. Η περιοχή στην οποία αναπτύσσονται αυτά τα κύματα ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (Electromagnetic Field, EMF).

Δημιουργείται, με αυτό τον τρόπο, μια ταλάντωση που διαδίδεται στο χώρο με τη μορφή ενός ηλεκτρικού και ενός μαγνητικού πεδίου.

1.3.2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ (ΗΜΠ)

Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία (ΗΜΠ), υπάρχουν παντού στο περιβάλλον μας.

Μπορεί να είναι φυσικής προέλευσης ή μπορεί να έχουν δημιουργηθεί από τον άνθρωπο (φυσικές ή τεχνητές πηγές). Τα ΗΜΠ μπορεί να είναι υψηλής ή χαμηλής έντασης, συνεχούς ή μικρής διάρκειας. Το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί ΗΜΠ και έτσι γίνεται αντιληπτό ότι πεδία δημιουργούνται από κάθε ηλεκτρική συσκευή. Στις τεχνητές πηγές συμπεριλαμβάνονται οι οικιακές ηλεκτρικές συσκευές (ηλεκτρική σκούπα, φούρνος μικροκυμάτων, ψυγείο, τηλεόραση κ.α, οι γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος, οι τηλεοπτικοί και ραδιοφωνικοί σταθμοί, οι σταθμοί βάσης κινητής τηλεφωνίας, τα ραντάρ κ.λ.π.

Τόσο τα ηλεκτρικά όσο και τα μαγνητικά πεδία προκύπτουν από την παραγωγή, τη μετάδοση, τη διανομή και τη χρήση των ηλεκτρονίων, δηλαδή του ηλεκτρισμού. Τα ηλεκτρικά πεδία, E – πεδία (E - field), δημιουργούνται λόγω διαφοράς ηλεκτρικής τάσης. Όσο πιο μεγάλη είναι η διαφορά, τόσο πιο δυνατό θα είναι το ηλεκτρικό πεδίο που προκύπτει.

Το ηλεκτρικό πεδίο υπάρχει και όταν μια συσκευή είναι απενεργοποιημένη αλλά συνδεδεμένη με την ηλεκτρική πηγή. Αυτό, βέβαια, δε σημαίνει πως αν αποσυνδεθεί η συσκευή από την πηγή τροφοδοσίας το ηλεκτρικό πεδίο εξαφανίζεται. Υπάρχει γύρω από τη πηγή.

Η μονάδα μέτρησης των ηλεκτρικών πεδίων είναι βολτ ανά μέτρο (V/m).

Αντιθέτως, τα μαγνητικά πεδία, Η – πεδία (H - field), δημιουργούνται όταν υπάρχει ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Όσο πιο υψηλή είναι η ένταση του ρεύματος τόσο πιο δυνατό θα είναι το μαγνητικό πεδίο. Όταν διακοπεί το ηλεκτρικό ρεύμα, το μαγνητικό πεδίο μηδενίζεται. Τα μαγνητικά πεδία μειώνονται πολύ σημαντικά όταν αυξάνεται η απόσταση από την πηγή εκπομπής τους.

Σε βιολογικό επίπεδο, τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία προκαλούν ιονισμό και αύξηση της θερμότητας.

Η μονάδα μέτρησης της έντασης Η του μαγνητικού πεδίου είναι αμπέρ ανά μέτρο (A/m). Η μονάδα μέτρησης της επαγωγής Β του μαγνητικού πεδίου είναι Ν·s/

(C·m) = N/(A·m) = T (Tesla).

1

Στο ηλεκτρομαγνητικό κύμα, το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο είναι κάθετα μεταξύ τους και ταυτόχρονα κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, σε κάθε χρονική στιγμή. Τα δύο πεδία βρίσκονται σε φάση κάθε χρονική στιγμή, παίρνουν δηλαδή ταυτόχρονα τις μέγιστες και ελάχιστες τιμές τους (συμφασικά).

Αναλυτικότερα, η απόσταση μέσα στην οποία η ένταση Ε και η επαγωγή Β συμπληρώνουν μία πλήρη εναλλαγή λέγεται μήκος κύματος λ, ενώ ο αριθμός των πλήρων εναλλαγών στο δευτερόλεπτο είναι η συχνότητα του κύματος ƒ (Hewitt ,1997).

Τα λ και ƒ συνδέονται με τη γνωστή σχέση c=λƒ, όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός ίση με 300.000 km/sec (3x10⁸ m/s), λ το μήκος κύματος και f η συχνότητα. Επομένως όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα έχουν την ίδια φύση, όλα έχουν την ίδια ταχύτητα διάδοσης. Διαφέρουν μόνο στη συχνότητα και στο μήκος κύματος. Τέλος, διαδίδονται στο χώρο κατά επίπεδα μέτωπα, γι’ αυτό και λέγονται επίπεδα κύματα.

Τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά κύματα είναι διανυσματικές μονάδες αφού έχουν απόλυτη αριθμητική τιμή αλλά και κατεύθυνση, ενώ τα διανύσματα τους είναι πάντα

κάθετα. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα παράγονται από ταλαντούμενα ηλεκτρικά φορτία με μία ορισμένη συχνότητα.

Η πιο απλή μορφή ηλεκτρομαγνητικού κύματος, είναι το επίπεδο αρμονικό ηλεκτρομαγνητικό κύμα, η μορφή του οποίου φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Εικόνα 1.2 : Αρμονικό, Επίπεδο Ηλεκτρομαγνητικό Κύμα, μεταδιδόμενο κατά την κατεύθυνση του άξονα Χ, με ταχύτητα c.

Ένα επίπεδο κύμα όπως αυτό έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

 Τα μαγνητικό πεδίο διαδίδεται κάθετα ως προς το ηλεκτρικό πεδίο

 Η κατεύθυνση διάδοσης του κύματος είναι κάθετη και προς τα δύο αυτά πεδία

 Δεν υπάρχει συνιστώσα ηλεκτρικού ή μαγνητικού πεδίου κατά την κατεύθυνση διάδοσης

 Η ταχύτητα διάδοσης στον ελεύθερο χώρο είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός, ενώ στα άλλα υλικά η ταχύτητα διάδοσης εξαρτάται από τις ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες του υλικού

 Η αναλογία της ισχύος του ηλεκτρικού πεδίου προς αυτήν του μαγνητικού πεδίου είναι σταθερή

 Σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή η ενέργεια ανά μονάδα όγκου που είναι αποθηκευμένη στο ηλεκτρικό πεδίο είναι ίση με αυτήν που είναι αποθηκευμένη στο μαγνητικό πεδίο. (Χαλβαδάκης Κ.Π.,1998).

Η ταξινόμηση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, σύμφωνα με τη συχνότητα ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα .

Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία εμφανίζονται σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων, το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, το οποίο χωρίζεται σε επιμέρους περιοχές, τις ζώνες συχνοτήτων. Τα ονόματα των περιοχών αυτών έχουν σχέση με τον τρόπο παραγωγής τους ή τον τρόπο χρήσης τους.

1.3.3 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΦΑΣΜΑ

Όπως προαναφέραμε, στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, δεν έχουν οριστεί απόλυτα ακραίες τιμές. Αυτό που αναφέρεται στις περισσότερες βιβλιογραφίες, είναι ότι το φάσμα εκτείνεται σε συχνότητες από περίπου 10²⁴ Hz έως πάρα πολύ μικρές συχνότητες, ή σε όρους μήκους κύματος, από τα 10^-13 εκατοστόμετρα έως το άπειρο και περιλαμβάνει με την σειρά τις παρακάτω κατηγορίες αρχίζοντας από τις υψηλότερες συχνότητες προς τις χαμηλότερες:

 τις κοσμικές ακτίνες

 τις ακτίνες γ

 τις ακτίνες X

 την υπεριώδη ακτινοβολία

 το ορατό φως

 την υπέρυθρη

 τα μικροκύματα

 και τα ραδιοκύματα

Αυτές οι υποδιαιρέσεις φαίνονται και στο παρακάτω σχήμα, όπου παρατηρούμε ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο μικρότερες είναι οι συχνότητες των ακτινοβολιών. Δηλαδή η συχνότητα της ακτινοβολίας είναι αντιστρόφως ανάλογη του μήκους κύματος. Ακόμα παρατηρούμε και πόσο μικρή θέση κατέχει το ορατό σε σχέση με το υπόλοιπο κομμάτι του φάσματος.

Εικόνα 1.3 : Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και οι διάφορες πηγές.

Αναλυτικά στον παρακάτω πίνακα βλέπουμε το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με τις συχνότητες, τα μήκη κύματος και τις τιμές της ενέργειάς τους ανά φωτόνιο.

Τύπος Ακτινοβολίας

Τιμές Συχνότητας

Τιμές Μήκους Κύματος

Τιμές Ενέργειας ανά Φωτόνιο ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ

Κοσμική >3000 THz <100 nm >12,40 eV

Ακτίνες γ <10^-5 nm - 0,1 nm

Ακτίνες Χ <10^-4 nm - 10 nm

ΜΗ-ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ Υπεριώδης 3000 THz - 750

THz

100 nm - 400 nm

12,40 eV - 3,10 eV

UV-C 3000 - 1070 100 - 280 12,40 - 4,43

UV-B 1070 - 952 280 - 315 4,43 - 3,94

UV-A 952 - 750 315 - 400 3,94 - 3,10

Oρατό Φως 750 - 385 400 - 780 3,10 - 1,59

Υπέρυθρος 385 THz - 0,3 0,78 μm - 1000 1590 meV - 62 meV

THz μm

IR-A 385 - 214 0,78 - 1,4 μm 1590 - 886 meV

IR-B 214 - 100 1,40 - 3 886 - 413

IR-C 100 - 0,3 3 - 1000 413 - 1,24

Lasers 1500 - 15 0,2 - 20 6200 - 62

Ραδιοσυχνότητες 300 GHz - 0,3 MHz

1 mm - 3000 m 1240 μeV - 0,41 neV Mικροκύματα 300 GHz - 0,3

GHz

1 mm - 1000 mm

1240 μeV - 1,24 μeV

ΕΗF 300 - 30 GHz 1 - 10 mm 1240 - 124 μeV

SHF 30 - 3 10 - 100 124 - 12,4

UHF 3 - 0,3 100 - 1000 12,4 - 1,24

VHF 300 - 30 MHz 1 - 10 m 1240 - 124 neV

HF 30 - 3 10 - 100 124 - 12,4

MF 3 - 0,3 100 - 1000 12,4 - 1,24

LF 300 - 30 kHz 1 - 10 km 1240 - 124 peV

VLF 30 - 3 10 - 100 124 - 12,4

SLF 3- 0,3 100-1000 12,4-1,24

ELF <0,3 >1000 <1,24

Πίνακας 1.1 : Το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με τις συχνότητες, τα μήκη κύματος και τις τιμές της ενέργειάς τους ανά φωτόνιο.

Πηγή: Suess et.al, 1989, Xαλβαδάκης, Κ.Π. - Περιβαλλοντική Φυσική, 1998, ITU, 1981.

Το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας όπως βλέπουμε, χωρίζεται και σε δύο άλλες μεγάλες κατηγορίες. Την ιοντίζουσα και την μη-ιοντίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Στην συγκεκριμένη εργασία επικεντρωνόμαστε στην μη-ιοντίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

1.4 ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΚΑΙ ΜΗ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

1.4.1 ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

Σημαντική έννοια για να καταλάβουμε την διαφορά μεταξύ των δύο αυτών κατηγοριών της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι ο ιονισμός.

Ιονισμός ονομάζεται η διαδικασία κατά την οποία μία φορτισμένη μονάδα ενός μορίου (συνήθως πρόκειται για το ηλεκτρόνιο), δέχεται αρκετή ενέργεια ώστε να απομακρυνθεί από το άτομο με το οποίο είναι συνδεδεμένο. Συγκεκριμένα, μήκη κύματος μικρότερα των 100 nm ή συχνότητας τουλάχιστον 3x10¹³ Hertz, είναι ικανά να παράγουν αμέσως ή εμμέσως ιόντα (Suess M. J., 1989).

Ο όρος ‘ιοντίζουσα’ χρησιμοποιείται διότι προκαλεί ιονισμό της ύλης και συγκεκριμένα το μεγάλης ενέργειας φωτόνιο, μπορεί να αποσπάσει ένα ηλεκτρόνιο από ένα άτομο της ύλης. Δηλαδή ιονίζεται το άτομο. Έχει μήκος κύματος <100 nm και ενέργεια >12,4 eV/φωτόνιο.

Εικόνα 1.4 : Ιονισμός της ύλης.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μεταφέρονται από τα σωματίδια που ονομάζονται κβάντα. Στην ψηλή συχνότητα (και άρα στα μικρά μήκη κύματος) η κβαντική ενέργεια είναι πολύ μεγάλη.

Η ιοντίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως αναφέρεται σε βιβλιογραφία, είναι αυτή που έχει συχνότητα υψηλότερη από το ορατό φως. Δηλαδή περιλαμβάνει την κοσμική ακτινοβολία, τις ακτίνες γ, και τις ακτίνες χ. Χαρακτηρίζεται από μικρό μήκος κύματος και πολύ υψηλή ενέργεια που μπορεί να προκαλέσει βιολογικές βλάβες σε ζώντες οργανισμούς και συγκεκριμένα στο DNA των κυττάρων.

Στην καθημερινότητά μας, ιοντίζουσα ακτινοβολία δεχόμαστε από ένα μεγάλο σύνολο φυσικών και τεχνητών πηγών που βρίσκονται γύρω μας. Οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες ανάλογα με την πηγή εκπομπή τους διακρίνονται σε:

 Φυσικές ακτινοβολίες (γήινο και διαστημικό περιβάλλον) όπως οι υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου που είναι ιδιαίτερα επικίνδυνες.

 Τεχνητές ακτινοβολίες (ανθρωπογενείς) που χρησιμοποιούνται στην ιατρική, στη βιομηχανία (ραδιογραφήσεις, ακτινοβολητές για αποστείρωση υλικών, διάφορα καταναλωτικά αγαθά κ.λ.π.), στην παραγωγή ενέργειας, στη γεωργία, την έρευνα και την εκπαίδευση.

Εικόνα 1.5 : Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα – Διάκριση ιοντιζουσών και μη ιοντιζουσών ακτινοβολιών.

Πηγή: Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ), 2006.

1.4.2 ΜΗ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

H μη-ιοντίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περιλαμβάνει το υπόλοιπο φάσμα ξεκινώντας από την ορατή περιοχή και συνεχίζει στις υπέρυθρες ακτίνες, τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα, τα κύματα πολύ χαμηλής και υπερχαμηλής συχνότητας.

Η ακτινοβολία με σχετικά χαμηλή ενέργεια, μεγάλο μήκος κύματος και χαμηλή συχνότητα, δεν είναι αρκετή για να προκαλέσει ιονισμό των ατόμων. Μπορεί να

καταφέρει να προκαλέσει κίνηση των ατόμων σε ένα μόριο, αλλά δεν μπορεί να αλλάξει τη χημική σύστασή του. Οι ακτινοβολίες αυτές ονομάζονται μη-ιοντίζουσες ακτινοβολίες.

Η μη – ιοντίζουσα ακτινοβολία ποικίλλει από εξαιρετικά χαμηλές συχνότητες στο εύρος των λίγων Hz (<0,3 kHz) και χαρακτηρίζεται από μεγάλα μήκη κύματος (>10⁶ m).

1 Η υπέρυθρη ακτινοβολία (infrared radiation) εκτείνεται σε ένα μήκος κύματος από εκεί που σταματάει η ορατή ακτινοβολία, δηλαδή περίπου τα 700 nm (νανόμετρα) μέχρι περίπου το ένα χιλιοστό (700nm – 1mm). Αυτά βέβαια ανάλογα με την βιβλιογραφία δεν είναι απόλυτα σταθερά. Υποκατηγορίες της υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι η IR-A (0.7 –1.4 μm), IR-B (1.4 –3 μm), IR-C (3 –1000 μm) ή καλύτερα σε όρους της φυσικής , NIR (near infrared), MIR (mid infrared), FIR (far infrared). Τα φωτόνια των υπερύθρων ακτινών έχουν ενέργεια από 1.77 έως 1.24·10^-3 eV. (Ματσούκας Χ., Σημειώσεις Περιβαλλοντικής φυσικής-Ακτινοβολίες).

Όλα τα σώματα λίγο έως πολύ εκπέμπουν θερμότητα σε αυτά τα μήκη κύματος ανάλογα με τη θερμοκρασία τους. Οι πιο κοινές χρήσεις της υπέρυθρης ακτινοβολίας έχουν να κάνουν με τη νυχτερινή όραση, ανιχνευτές σε δορυφόρους και αεροπλάνα, καθώς και την αστρονομία.

Τέλος, στο κατώτατο άκρο των συχνοτήτων έχουμε τις ραδιοσυχνότητες (Radiofrequencies, RF) και τα μικροκύματα (microwaves, MW).

Οι ραδιοσυχνότητες βρίσκονται μεταξύ 10 MHz και 300 GHz. Η κυριότερη επίδραση των ραδιοκυμάτων (κινητά τηλέφωνα, κεραίες σταθμών βάσης, ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές, μικροκύματα) στον ανθρώπινο οργανισμό, είναι η αύξηση της θερμότητας στους ιστούς.

Στις ραδιοσυχνότητες, επειδή τα μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία σχετίζονται πολύ στενά, η μονάδα μέτρησή τους είναι η πυκνότητα ισχύος με μονάδα μέτρησης W/m².

Οι ραδιοσυχνότητες ή αλλιώς τα ραδιοκύματα επίσης είναι ευρέως γνωστά για την ικανότητά τους να μεταφέρουν ραδιοφωνικά σήματα και σήματα τηλεόρασης. Τα ραδιοφωνικά σήματα αποτελούνται από δύο ειδών εκπομπές, τα ΑΜ σήματα

(amplitude modulated waves) και τα FM σήματα (frequency modulated waves). Τα FM σήματα έχουν μικρότερο μήκος κύματος από τα ΑΜ. Τα πιο ευρέως διαδεδομένα τηλεοπτικά σήματα είναι το UHF(ultra) και το VHF(very high frequency).

Η περιοχή των μικροκυμάτων συμπεριλαμβάνεται στις ραδιοσυχνότητες. Τα μικροκύματα (microwaves) (300ΜΗz έως 300GHz), είναι η περιοχή στην οποία εκπέμπει η κινητή τηλεφωνία (900 και 1800MHz), η δορυφορική τηλεόραση, τα πολιτικά και στρατιωτικά radars καθώς και οι φούρνοι μικροκυμάτων. Τα μικροκύματα μεταφέρουν υψηλές ενέργειες. Όταν διαπερνούν κάτι που περιέχει νερό, προκαλούν δονήσεις των μορίων του νερού και έτσι παράγουν θερμότητα.

Στον παρακάτω πίνακα βλέπουμε αναλυτικά τους επιμέρους διαχωρισμούς των ραδιοκυμάτων με τα χαρακτηριστικά τους (μήκος κύματος λ και συχνότητα f), καθώς και τις διάφορες χρήσεις τους στη καθημερινότητά μας.

Χαρακτηρισμός λ (m) f Χρήση (Πηγές)

EHF (Extremely High Frequency)

10^-3 - 10^-2 300 - 30 GHz Τηλεπικοινωνία SHF (Super High

Frequency)

10^-2 - 10^-1 30 - 3 GHz Ραντάρ UHF (Ultra High

Frequency)

10^-1 - 10⁰ 3 - 0,3 GHz Φούρνοι Μικροκυμάτων, TV VHF (Very High

Frequency)

10⁰ - 10¹ 300 - 30 MHz FM Ράδιο, ΤV HF (High Frequency) 10¹ - 10² 30 - 3 MHz Βραχέα Ράδιο MF (Medium Frequency) 10² - 10³ 3 - 0,3 MHz AM Ράδιο

LF (Low Frequency) 10³ - 10⁴ 300 - 30 kHz Ραδιόφαρος VLF (Very Low Frequency) 10⁴ - 10⁵ 30 - 3 kHz Ραδιοτηλεγράφος

ELF (Extremely Low >10⁶ <0,3 kHz Αγωγοί Υψηλής

Frequency) Τάσης Πίνακας 2 : Χαρακτηριστικά Μικροκυμάτων, Ραδιοσυχνοτήτων Πηγή: Chanlett, 1979, Suess et.al., 1989

1.4.3 ΠΗΓΕΣ ΜΗ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ

Διατάξεις εκπομπής μη ιοντιζουσών ακτινοβολιών :

 Γραμμές μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, υποσταθμοί συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας και ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, μηχανήματα, συσκευές και άλλες διατάξεις εκπομπής ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων χαμηλών συχνοτήτων.

 Κεραίες τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών σταθμών.

 Σταθμοί βάσης κινητής τηλεφωνίας και σταθερής ασύρματης πρόσβασης και άλλα είδη σταθμών που παρέχουν πάσης φύσεως τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες.

 Διατάξεις ραντάρ και επίγειοι δορυφορικοί σταθμοί.

 Φούρνοι μικροκυμάτων, λαμπτήρες θερμότητας, και λέιζερ IR.

 Οτιδήποτε εκπέμπει ορατό φως.

1.5 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

1.5.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι επιδράσεις των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στην υγεία, έχουν πολύ έντονα απασχολήσει την επιστημονική, την ιατρική κοινότητα και το ευρύ κοινό γενικότερα κατά τις τελευταίες τρεις δεκαετίες.

Από παλαιότερα βέβαια, μετά τον Β’ Παγκόσμιο πόλεμο άρχισαν να πραγματοποιούνται διάφορες έρευνες που αφορούσαν τις επιπτώσεις που μπορεί να έχει η έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Τα τελευταία 80 χρόνια τουλάχιστον, λοιπόν, οι επιστήμονες μελετούν τις πιθανότητες επίδρασης της μη ιοντίζουσας ακτινοβολίας στην ανθρώπινη υγεία και τους ζωντανούς οργανισμούς γενικότερα.

Σε ότι αφορά την ιοντίζουσα ακτινοβολία, οι επιπτώσεις της έγιναν γνωστές και μετά από την Χιροσίμα και το Ναγκασάκι και ακόμα πιο πρόσφατα με το δυστύχημα στο Chernobyl. Οι επιπτώσεις από την μη ιοντίζουσα ακτινοβολία αντίθετα δεν μπορούν ακόμα να προσδιοριστούν με ακρίβεια.

Οι συνεχώς αυξανόμενες εφαρμογές των ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών έχουν σαν αποτέλεσμα την αύξηση των εντάσεων που απαντώνται στο περιβάλλον. Η αύξηση αυτή μπορεί να καταλήξει σε επίπεδα ικανά να προκαλέσουν βλάβες στους ανθρώπους και σε άλλους ζωντανούς οργανισμούς.

Έρευνες για τις επιπτώσεις της μη ιοντίζουσας ακτινοβολίας, έγιναν αρχικά σε ζώα (ποντίκια, κουνέλια, σκύλοι), χωρίς να υπάρχει ακόμα καμία συσχέτιση αυτών με τις επιπτώσεις που μπορεί να έχει στον άνθρωπο. Ακόμα βέβαια δεν έχει γίνει ο απαραίτητος αριθμός ερευνών στον ανθρώπινο οργανισμό, ώστε να έχουμε σαφές συμπέρασμα για τις επιδράσεις της μη ιοντίζουσας ακτινοβολίας.

Οι περισσότερες έρευνες που έχουν γίνει αφορούν κυρίως τις βιολογικές επιπτώσεις της περιοχής των ραδιοσυχνοτήτων, αφού αυτές είναι που αφορούν την κινητή τηλεφωνία, που στις μέρες μας, υπάρχει μεγάλη ανησυχία λόγω της ραγδαίας αύξησης της χρήσης της. Γενικότερα η περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων παρουσιάζει και τις περισσότερες εφαρμογές στην καθημερινότητά μας και γι’ αυτό οι έρευνες επικεντρώνονται σε αυτή την περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Από τις αρχές της δεκαετίας του ’90 άρχισαν να εντατικοποιούνται οι έρευνες για τις επιδράσεις της ΗΜΑ στον άνθρωπο και ειδικότερα για τις πιθανότητες καρκινογένεσης από την μακροχρόνια χρήση φορητών συσκευών επικοινωνίας.

Οι βιολογικές επιπτώσεις αφορούν επιδράσεις της ΗΜΑ σε ιστούς και σε όργανα του οργανισμού και είναι εύλογο το ερώτημα, το αν και κατά πόσο ευθύνεται αυτού του είδους η ακτινοβολία για διαταραχές στην υγεία μας.

Η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με την ύλη προκαλεί αντιδράσεις στα μόρια και στους δεσμούς. Αυτές μπορεί να είναι από μικρές ταλαντώσεις, μέχρι μεταβολές

θέσεων των ιόντων και των ηλεκτρονίων. Σε κάθε οργανισμό βέβαια σημαντικό ρόλο παίζει η απορροφητικότητα των ιστών. Δηλαδή πόσο εύκολα δέχονται οι ιστοί, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Όταν το ανθρώπινο σώμα δέχεται ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αυξάνεται η θερμοκρασία του. Αυτό οφείλεται στη διέγερση των ελευθέρων ηλεκτρονίων των ατόμων, στην εξαναγκασμένη πόλωση των ατόμων και μορίων των ιστών από το ηλεκτρικό πεδίο του κύματος και στην ευθυγράμμιση υπαρχόντων δίπολων ατόμων ή μορίων με το ηλεκτρικό πεδίο του κύματος (G. d’ Amore et al., 2003).

Οι επιδράσεις αυτές αφορούν τα μάτια, το δέρμα, την ακοή, το νευρικό σύστημα, τον εγκέφαλο και άλλα κρίσιμα όργανα του σώματος και παρουσιάζονται αναλυτικότερα στο παρακάτω υποκεφάλαιο.

Βέβαια αυτές οι επιδράσεις είναι κατά κάποιο τρόπο θεωρητικές για τον ανθρώπινο οργανισμό, αφού ακόμα οι επιστήμονες δεν έχουν εξακριβώσει την σχέση αιτίας - αποτελέσματος και η ποιότητα και ποσότητα των μελετών που συσχετίσθηκαν άμεσα με επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και εμφάνισης καρκίνων ή λευχαιμιών είναι μέχρι στιγμής αμφισβητήσιμη. Οι επιπτώσεις αυτές είναι κυρίως από αποτελέσματα μελετών σε πειραματόζωα. Οι έρευνες όμως συνεχίζονται και δεν είναι απίθανο στο μέλλον, να εξακριβωθούν απόλυτα οι σχέσεις της μη ιοντίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με τις διάφορες αυτές δυσλειτουργίες και παθήσεις του ανθρώπινου οργανισμού.

Συγκεκριμένα οι επιπτώσεις της μη ιοντίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες. Τις θερμικές επιδράσεις και τις μη θερμικές.

Αυτός ο διαχωρισμός χρησιμοποιείται κυρίως για τις επιδράσεις ακτινοβολιών της περιοχής των ραδιοσυχνοτήτων.

1.5.2 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

Οι θερμικές επιπτώσεις αφορούν την αύξηση της θερμοκρασίας των ιστών που ακτινοβολούνται. Οι ιστοί που περιέχουν νερό (πολική ομοιοπολική ένωση), απορροφούν την θερμότητα αυτή και προκαλούν την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος.

Δηλαδή, όταν το σώμα μας βρεθεί μέσα σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο τα μόρια του νερού, που είναι δίπολα, θα αρχίσουν να περιστρέφονται ή να πάλλονται στο ρυθμό συχνότητας του κύματος. Όσο πιο μεγάλη είναι η ταχύτητα παλμού και η διάρκεια τόσο μεγαλύτερα ποσά θερμότητας θα παραχθούν.

Το σώμα μας όμως, όπως γνωρίζουμε, διαθέτει και ρυθμιστικούς μηχανισμούς της θερμοκρασίας και επομένως αυτή η αύξηση της θερμοκρασίας εξαρτάται από τον κάθε οργανισμό και την αποτελεσματικότητα των μηχανισμών αυτών. Συνεπώς οι βλάβες στον οργανισμό, προξενούνται από τη θέρμανση των ακτινοβολούμενων ιστών και από την αδυναμία των θερμορυθμιστικών μηχανισμών των διαφόρων ιστών στην αντιμετώπιση της ακτινοβόλησης.

Πρέπει ακόμα να λάβουμε υπόψη μας, ότι διαφορετική επίδραση θα έχει μια ακτινοβόληση σε μη ευπαθή σημεία του σώματος π.χ. χέρι και διαφορετική σε άλλα ευπαθή όπως τα μάτια και το κεφάλι γενικά.

Οι θερμικές επιπτώσεις μετρούνται άμεσα με τον ειδικό ρυθμό απορρόφησης (SAR). Σύμφωνα με τον ειδικό ρυθμό απορρόφησης (SAR), έχουν θεσπιστεί και τα όρια έκθεσης του κοινού στις ακτινοβολίες αυτές ώστε να μειωθούν οι πιθανότητες εμφάνισης θερμικών συνεπειών.

1.5.3 ΜΗ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

Επιπλέον όμως η ΗΜΑ προκαλεί και μη θερμικές επιπτώσεις, οι οποίες αναφέρονται στην επίδραση της ακτινοβολίας στη λειτουργία των κυτταρικών συστατικών. Οι μη θερμικές επιπτώσεις θεωρούνται και οι πιο σημαντικές από βιολογικής και ιατρικής σκοπιάς καθώς δεν είναι άμεσα μετρήσιμες.

Οι μη θερμικές επιδράσεις αφορούν συγκεκριμένα:

 Τα μάτια, με αποτελέσματα όπως η φωτοκερατίτιδα, ο φωτοχημικός καταρράκτης και καταρράκτης.

 Το δέρμα (μαύρισμα, ερύθημα, φωτοευαίσθητες αντιδράσεις, καρκίνος δέρματος, γήρανση δέρματος)

 Την ακοή

 Το νευρικό σύστημα

 Δυσλειτουργίες του εγκεφάλου όπως ζαλάδες, ημικρανίες, πονοκεφάλους, απώλεια μνήμης, μείωση αντανακλαστικών, σύνδρομο Αλτζχάιμερ, ανικανότητα συγκέντρωσης

 Καρκινογενέσεις

 Λευχαιμίες

 Διαφόρων ειδών μεταλλάξεις

 Γενετικές και αναπτυξιακές ανωμαλίες.

Τα περισσότερα από αυτά, όπως προαναφέρθηκε, έχουν εξακριβωθεί μόνο σε πειράματα και μελέτες που έχουν γίνει σε πειραματόζωα και δεν συσχετίζονται απόλυτα με την ανθρώπινη υγεία.

Επιστημονικές μελέτες που πραγματοποιήθηκαν από τη δεκαετία του 1970 μέχρι και σήμερα σε ανθρώπινους οργανισμούς, καταδεικνύουν, ότι δεν έχουν καμία αρνητική επίδραση στον άνθρωπο, εφόσον τηρούνται τα όρια ασφαλούς έκθεσης. Στις μελέτες ερευνήθηκε συγκεκριμένα και οποιαδήποτε πιθανή σχέση μεταξύ της χρήσης των ασύρματων κινητών τηλεφώνων και του καρκίνου του εγκέφαλου, της μηνιγγίτιδας, του ακουστικού νεύρου, των όγκων του εγκεφάλου, του σιελογόνου αδένα, της λευχαιμίας, ή άλλων μορφών καρκίνου. Καμία από τις μελέτες αυτές, δεν κατέδειξε την ύπαρξη οποιωνδήποτε επιβλαβών επιδράσεων στην υγεία.

Τέλος, είναι κατανοητό ότι χρειάζονται ακόμη περισσότερες έρευνες και μεγαλύτερες χρονικές περίοδοι έκθεσης στα ΗΜΠ, για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε πλήρως και να συμπεράνουμε τελικά και με ακρίβεια για τις επιπτώσεις στην υγεία μας. Γι’ αυτό το λόγο, μέχρι να διαπιστωθεί κάτι με απόλυτη σιγουριά, πρέπει να εφαρμόζονται τα όρια ασφάλειας που έχουν υιοθετηθεί και προτείνονται από τους διεθνείς επιστημονικούς οργανισμούς, όπως ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ.-WHO) και η Διεθνής Επιτροπή Προστασίας από τη Μη Ιοντίζουσα Ακτινοβολία (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, ICNIRP) και θα τα δούμε σε παρακάτω κεφάλαιο αναλυτικά μαζί με το γενικότερο νομικό πλαίσιο και τα όρια ασφαλείας.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ

2

. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ-ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

2.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ EMR-300

Εικόνα 2.1 : Το όργανο μέτρησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, EMR 300, της εταιρείας NARDA.

2.1.1 ΓΕΝΙΚΑ

Από το 1995 η εταιρεία NARDA βγάζει σε παραγωγή όργανα μετρήσεων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για το συγκεκριμένο θέμα. Στη συγκεκριμένη έρευνα χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο της σειράς EMR, EMR- 300. To EMR-300 διαθέτει πολλές λειτουργίες και παρακάτω παρουσιάζονται τα κύρια χαρακτηριστικά του.

Το EMR-300 είναι ένα εύχρηστο όργανο μέτρησης μη ιοντίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, που δεν απαιτεί από τον χρήστη του ειδικές επιστημονικές γνώσεις για την σωστή λειτουργία του. Είναι μικρό σε μέγεθος, ελαφρύ, περιορισμένης απαίτησης σε ενέργεια και χάριν του εξωτερικού υλικού κατασκευής του είναι ανθεκτικό σε σκόνη ή κραδασμούς από πιθανή πτώση στο πεδίο. Ακόμα διαθέτει διάφορα εξαρτήματα που χρησιμεύουν ανάλογα με το τι είδους μετρήσεις θέλει κανείς να κάνει (είδος πεδίου-εύρος συχνοτήτων). Αυτά είναι οι αισθητήρες (probes) τριών καναλιών που προσαρμόζονται στην κυρίως μονάδα, και προσφέρουν εξαιρετική ακρίβεια μη κατευθυντικών (ισοτροπικών) μετρήσεων.

Ο γενικότερος εξοπλισμός του περιλαμβάνει ακόμα: δισκέτες λογισμικού και οπτική ίνα, μαλακή θήκη, σκληρή θήκη, μικρός τρίποδας, επέκταση (extension) του τρίποδα, Test generator (27 MHz), (extension for E-field measurement) 420 mm) και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Ακόμα δίνεται και το εγχειρίδιο χρήσης του (manual), που παρέχει στον χειριστή την κάθε απαραίτητη πληροφορία για μια σωστή μέτρηση και ανάλυση όλων των λειτουργιών του οργάνου.

Το EMR-300 είναι βαθμονομημένο από την εταιρία κατασκευής (NARDA) για δυο χρόνια από την ημερομηνία αγοράς και χρειάζεται βαθμονόμηση κάθε 2 χρόνια σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα.

2.1.2 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Η συσκευή EMR-300 κάνει μετρήσεις ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, ανάλογα με τον αισθητήρα (probe) που είναι συνδεδεμένος με την κυρίως μονάδα. Οι μονάδες μέτρησης που χρησιμοποιεί είναι συμβατές με τις υπάρχουσες νομοθεσίες και συγκεκριμένα είναι: βολτ ανά μέτρο (V/m) για το ηλεκτρικό πεδίο και αμπέρ ανά μέτρο (A/m) για το μαγνητικό πεδίο. Σημαντική μονάδα που χρησιμοποιείται είναι και αυτή της πυκνότητας ισχύος, που χρησιμεύει για μετρήσεις μακρινού πεδίου και μπορεί να υπολογιστεί με χρήση συγκεκριμένων τύπων. Οι μονάδες της πυκνότητας ισχύος δίνονται σε μιλιβάτ ανά τετραγωνικό εκατοστό (mW/cm²) ή βατ ανά τετραγωνικό μέτρο (W/m²). Τέλος, η πυκνότητα ισχύος μπορεί να καταγραφεί ως ποσοστό μιας οριακής τιμής πoυ ορίζεται από τον χρήστη του οργάνου.

Σε οποιοδήποτε μέρος υπάρχει εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, το EMR-300, μπορεί να παρακολουθήσει αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και λόγω της χρηστικής ικανότητάς του, μπορεί να μετρήσει σε εργασιακούς χώρους, ιδιωτικές κατοικίες και δημόσιους χώρους με μεγάλη ακρίβεια.

Το εύρος των μετρήσεων που μπορεί να πραγματοποιήσει ανάλογα με τον τύπο των αισθητήρων, παρουσιάζεται στον παρακάτω πίνακα.

Εικόνα 2.2 : Εφαρμογές και εύρος αισθητήρων Πηγή: Narda Publications,2001.

Παρακάτω παρουσιάζονται σε πίνακα τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά του EMR-300:

Μονάδες Μέτρησης V/m,A/m,mW/cm²,W/m², % οριακής τιμής

Ανάλυση εμφανιζόμενων τιμών 0,01 V/m , 0,0001 A/m

Μνήμη 1500 τιμές

Εξαγωγή μέσης τιμής 4 sec – 15 min

Θερμοκρασιακό εύρος λειτουργίας -10 – 55^οC

Τροφοδοσία Μπαταρίες 2 x (AA) 1,5 V

Βαθμονόμηση 2 χρόνια

Βάρος (μαζί με μπαταρίες) 450 g

Πίνακας 2.1 : Τεχνικά χαρακτηριστικά EMR-300.

2.1.3 ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ

Ανάλογα με το τι εμφανιζόμενα αποτελέσματα μετρήσεων θέλει κανείς να πάρει από το όργανο, μπορεί χρησιμοποιήσει τέσσερις βασικές επιλογές-λειτουργίες. Αυτές είναι:

1. Στιγμιαίες τιμές (Instantaneous Mode): λαμβάνονται οι τελευταίες τιμές που μετρήθηκαν από τον συγκεκριμένο αισθητήρα (probe).

2. Μέγιστη στιγμιαία τιμή (Max Instantaneous Mode): η μέγιστη στιγμιαία τιμή που μετρήθηκε από τον αισθητήρα από τον τελευταίο μηδενισμό της μνήμης.

3. Μέσες τιμές (Average Mode): η μέση τιμή ακτινοβολίας σε δεδομένο από τον χειριστή χρονικό διάστημα.

4. Μέγιστη μέση τιμή (Max Average Mode): η μέγιστη μέση τιμή που μετρήθηκε από τον τελευταίο μηδενισμό της μνήμης.

Οι μέσες τιμές εξάγονται μετά από ένα χρονικό διάστημα μετρήσεων που καθορίζεται από τον χρήστη του οργάνου. Αυτή είναι και η λειτουργία που χρησιμοποιήθηκε καθ’ όλη τη διάρκεια της συγκεκριμένη έρευνας.

Τέλος, το EMR-300 διαθέτει και διάφορες δευτερεύουσες λειτουργίες ,που είναι άξιες αναφοράς.

1. Spatial Averaging: Υπολογίζει τη μέση τιμή της συνολικής ακτινοβολίας σε συγκεκριμένο χώρο, χωρίς να είναι γνωστές οι πηγές και καθορίζει τη μέση πυκνότητα ισχύος. Καθώς κινείται κάποιος σε μία καθορισμένη περιοχή η συσκευή μετρά συνέχεια τιμές. Η τελική αναφερόμενη τιμή υπολογίζεται από το σύνολο των μετρημένων τιμών και ονομάζεται rms (root mean square).

2. Automatic Zeroing: Πραγματοποιεί αυτόματο μηδενισμό των τιμών που εξάγει το όργανο ανά τακτά χρονικά διαστήματα, ελαχιστοποιώντας έτσι τα σφάλματα χωρίς να χρειάζεται η μεταφορά του οργάνου σε περιοχές μηδενικών τιμών.

3. Calibration factor: Πραγματοποιεί αυτόματη βαθμονόμηση κάθε φορά που το όργανο τεθεί σε λειτουργία και κάθε φόρα που τοποθετηθεί διαφορετικού τύπου αισθητήρα στην κυρίως μονάδα. Έτσι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις και μειώνεται η πιθανότητα τυχόν σφαλμάτων.

4. Real time clock: Ρολόι που καταγράφει αυτόματα την ημερομηνία και την ώρα που έγινε η μέτρηση.

5. Μνήμη χωρητικότητας 1500 θέσεων.

6. Πρόγραμμα μεταφοράς δεδομένων σε υπολογιστή, ETS – 1 PC Transfer Set, που παρουσιάζει τα δεδομένα σε αρχείο Excel για περαιτέρω επεξεργασία.

Εικόνες 2.3 : Πρόγραμμα μεταφοράς δεδομένων, ETS – 1 PC Transfer Set.

Τέλος, ο χρόνος ανάμεσα σε δύο διαδοχικές τιμές που καταγράφονται μπορεί να ρυθμιστεί από 400 ms (millisecond) έως 90 sec. Στην συγκεκριμένη έρευνα ο χρόνος αυτός ήταν 60 sec (1 min).

2.1.4 ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΤΥΠΟΥ 18 (PROBE TYPE 18 – E-FIELD PROBE)

Στην έρευνα μας, μετρήσαμε τιμές ηλεκτρικού πεδίου (Ε) και χρησιμοποιήσαμε τον αισθητήρα τύπου 18 (probe type 18). Ο αισθητήρας αυτός μετράει συχνότητες από 100 KHz έως 3 GHz και με εύρος εντάσεων από 0,2 V/m μέχρι 320 V/m. Η βαθμονόμηση του αισθητήρα γίνεται κάθε 2 χρόνια ,όπως και της κεντρικής μονάδας.