Μετρήσεις Ακτινοβολίας Οικιακών Συσκευών Υψηλών Συχνοτήτων και Κεραιών Κινητής Τηλεφωνίας και FM Στη Περιοχή Καβάλας

Transcript

1 Μετρήσεις Ακτινοβολίας Οικιακών Συσκευών Υψηλών Συχνοτήτων και Κεραιών Κινητής Τηλεφωνίας και FM Στη Περιοχή Καβάλας High Frequency Household Devices, Mobile phone masts and FM Antennas Radiation Measurements in the area of Kavala Πτυχιακή Εργασία ΧΡΥΣΟΧΟΟΥ ΦΩΤΙΟΣ (ΑΕΜ 3116) Επιβλέπων Καθηγητής: Χρήστος Λαυράνος ΚΑΒΑΛΑ 2013

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Εκφράζω την ευγνωμοσύνη μου στον επιβλέποντα καθηγητή κ. Λαυράνο Χρήστο για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε και για την αποτελεσματικότητα με την οποία χειρίστηκε μια ποικιλία ζητημάτων καθ όλη την διάρκεια του εγχειρήματος. Στον άνθρωπο μου με ενέπνευσε και με βοήθησε ψυχολογικά και πρακτικά στην ολοκλήρωση των σπουδών μου κ. Μαγκαφά Λυκούργο. Τέλος, με ευγνωμοσύνη αναγνωρίζω την υποστήριξη, την ενθάρρυνση και την υπομονή των γονιών μου. 2

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα πτυχιακή εργασία έχει ως στόχο στην εκπαίδευση για την διεξαγωγή μετρήσεων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας τόσο σε εσωτερικούς όσο και σε εξωτερικούς χώρους κατοικημένων περιοχών. Στην αρχή ορίζονται τα βασικά μεγέθη του Ηλεκτρομαγνητισμού, ενώ στη συνέχεια αναλύεται η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και όσα φαινόμενα απορρέουν απ αυτή. Ειδικότερα, εξετάζονται οι επιπτώσεις της στον άνθρωπο και το πώς έχουν αντιδράσει οι χώρες του κόσμου και κυρίως η Ευρωπαϊκή ένωση και η Ελλάδα για την προστασία των πολιτών. Περνώντας στο πρακτικό κομμάτι της εργασίας, διεξήχθησαν μια σειρά μετρήσεων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας χωρισμένες σε τρεις λογικές ενότητες. Στην αρχή μετρήθηκαν κάποιες οικιακές συσκευές όπως οθόνες, εκτυπωτές φούρνοι μικροκυμάτων. Στη συνέχεια μετρήθηκαν μια σειρά κεραίες FM στη πόλη της Καβάλας. Τέλος μετρήθηκαν κεραίες κινητής τηλεφωνίας επίσης στην πόλη της Καβάλας. Στην εργασία παρατίθενται αναλυτικά οι μετρήσεις, καθώς και μια σειρά δορυφορικών φωτογραφιών των περιοχών μετρήσεως με επισημασμένα τα σημεία και τις τιμές μέτρησης. 3

4 ABSTRACT This project aims at the training to perform measurements of electromagnetic radiation in both indoor and outdoor residential areas. Initially, the fundamentals of electromagnetism are defined, and then the electromagnetic radiation and its effects are analyzed. Finally, the effects of electromagnetic radiation on humans and the worldwide, as well as the European, reaction is concerned. Moving on to the practical part of the work, a series of electromagnetic radiation measurements has been done, divided into three logical sections. At first, some indoor appliances such as monitors, printers or microwave ovens are measured. Then, a series of FM antennas in the city of Kavala are measured. The final part of this work is the mobile phone masts radiation measurements in the city of Kavala. The detailed measurements are given in terms of satellite images including the measurements areas marked with points and measurement values. 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή Κεφάλαιο 1 ο Ηλεκτρομαγνητισμός 1.1 Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο 1.2 Τρόποι διάδοσης ηλεκτρομαγνητικού κύματος 1.3 Ορισμοί βασικών εννοιών και μεγεθών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων 1.4 Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία 1.5 Φυσική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία 1.6 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα 1.7 Μη ιονίζουσα ακτινοβολία Πηγές ακτινοβολίας χαμηλών συχνοτήτων Ραδιοκύματα Υπέρυθρη ακτινοβολία 1.8 Ιονίζουσα ακτινοβολία Υπεριώδες ακτινοβολία Ακτινοβολία γ Ακτινοβολία Χ Είδη ραδιενέργειας Κεφάλαιο 2 ο Επιπτώσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στον άνθρωπο 2.1 Βιολογικά αποτελέσματα Επιπτώσεις στην υγεία 2.2 Επιδημιολογικές μελέτες 2.3 Οι μηχανισμοί βιολογικών επιδράσεων 2.4 Κινητά τηλέφωνα και επιδημιολογικές μελέτες 2.5 Αρχή λειτουργίας κινητής τηλεφωνίας 2.6 Δείκτης SAR 2.7 Εκτίμηση επικινδυνότητας Κεφάλαιο 3 ο Νομοθεσία και όρια ακτινοβολίας για την έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία 3.1 Οδηγίες και πολιτικές 3.2 Τι ισχύει στην Ελλάδα 3.3 Έκθεση στην ακτινοβολία σταθμών βάσης 5

6 3.4 Δομή κυψελωτού δικτύου 3.5 Τύποι σταθμών βάσης 3.6 Εκπομπές από τους σταθμούς βάσης 3.7 Τυπικά επίπεδα ισχύος σταθμών βάσης κινητής τηλεφωνίας και ραδιοτηλεοπτικών πομπών 3.8 Κατεύθυνση και σχήμα λοβών ακτινοβολίας σταθμών βάσης Κεφάλαιο 4 ο Όρια προστασίας από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία 4.1 Το κανονιστικό πλαίσιο της Ευρωπαϊκής ένωσης 4.2 Όρια για τους επαγγελματικά ασχολούμενους σε χώρους έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία 4.3 Τα όρια στην Ελλάδα 4.4 Επίπεδα αναφοράς ανα ζώνη συχνοτήτων 4.5 Βασικοί περιορισμοί και επίπεδα αναφοράς ανά χώρα 4.6 Αυστηρότερα τα όρια στη Ελλάδα σε σχέση με την υπόλοιπη Ευρώπη Κεφάλαιο 5 ο Εξοπλισμός- Μετρήσεις εσωτερικών χώρων 5.1 Όργανο μέτρησης 5.2 Διαδικασία μετρήσεων 5.3 Μετρήσεις εσωτερικών χώρων Μετρήσεις στο server room του ΤΕΙ Καβάλας Μετρήσεις ηλεκτρικών συσκευών Εκτυπωτές Οθόνες Ασύρματο μικρόφωνο πέτου Φούρνος μικροκυμάτων Κεφάλαιο 6 ο Μετρήσεις εκπομπών των ραδιοφωνικών σταθμών και κεραιών δικτύων κινητής τηλεφωνίας στη πόλη της Καβάλας 6.1 Μετρήσεις ραδιοφωνικών σταθμών 6.2 Μετρήσεις κεραιών κινητής τηλεφωνίας ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 6

7 Εισαγωγή Η πτυχιακή αυτή εργασία πραγματεύεται ένα θέµα επίµαχο, τόσο επιστημονικά όσο και κοινωνικά. Είναι επιστημονικά επίµαχο, καθώς η επιστημονική κοινότητα ασχολείται µε αυτό συστηματικά µόνο τις τελευταίες δεκαετίες και, παρά τον όγκο στοιχείων και εργασιών που διαθέτει, έχει να διανύσει µεγάλη απόσταση µέχρι να καταλήξει σε οριστικά συµπεράσµατα που θα είναι ευρέως αποδεκτά. Είναι κοινωνικά επίµαχο, καθώς από τη µια οι τεχνολογικά ανεπτυγμένες κοινωνίες µας, αναγκαστικά συµβιώνουν µε το πρόβληµα (και µάλιστα µε αυξανόµενους ρυθµούς) και από την άλλη κοινωνικές, οικονοµικές και πολιτικές οµάδες προσεγγίζουν το πρόβληµα από διαφορετικές και συχνά αντίπαλες σκοπιές. Αυτός ακριβώς ο χαρακτήρας του θέµατος αποτέλεσε και την αιτία να ασχοληθούμε µε αυτό. Στην εργασία αυτή εστιάσαμε τόσο στις κοινές συσκευές που συναντούμε καθημερινά στο χώρο εργασίας μας αλλά και σε οικιακό περιβάλλον όσο και σε κεραίες Ραδιοφωνικών Σταθμών και Κινητής τηλεφωνίας που εξυπηρετούν την κάλυψη του ευρύτερου φάσματος της πόλης της Καβάλας Ο σκοπός μας ήταν διπλός. Αρχικά μέσα από την πειραματική και την βιβλιογραφική έρευνα, μελετήσαμε τις επιπτώσεις και τις επιδράσεις της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας ( ιονίζουσας και µη ιονίζουσας ) στον άνθρωπο και το περιβάλλον, τα µέτρα προστασίας, τις ρυθµίσεις και το νοµικό πλαίσιο που έχουν θεσπίσει κράτη, διεθνείς οργανισµοί κ.λ.π. για την προστασία του πολίτη και του περιβάλλοντος. Επίσης, µέσα από έρευνα στο διαδίκτυο βρήκαμε έναν αριθµό από µελέτες και έρευνες που έχουν πραγµατοποιηθεί, παγκοσµίως, σχετικά µε τις βιολογικές επιδράσεις της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας στον άνθρωπο και το περιβάλλον. Στη συνέχεια εκτελέσαμε μια σειρά ενδεικτικών μετρήσεων με σκοπό να εξοικειωθούμε στη χρήση των οργάνων αλλά και στη διαδικασία των μετρήσεων. Εδώ πρέπει να αναφερθεί ότι τα αποτελέσματα που πήραμε είναι ενδεικτικά και δεν αποτελούν κάποιο προϊόν έρευνας ή πηγή ασφαλών συμπερασμάτων για τις συσκευές διατάξεις που μετρήθηκαν. 7

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ 8

9 1.1 Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο Στο περιβάλλον μας υπάρχουν πολλές φυσικές και τεχνητές πηγές ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας (ή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας), δηλαδή ενέργειας που μεταδίδεται με τη μορφή κυμάτων. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, είναι στην πλειονότητά τους αόρατα και ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Μόνο ένα μικρό μέρος της ακτινοβολίας αυτής μπορεί να εντοπισθεί από το ανθρώπινο μάτι και είναι το ορατό φως που παράγει τα διάφορα χρώματα του ουράνιου τόξου. Κάθε πηγή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων παράγει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που μεταδίδεται στο χώρο. Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία υπάρχουν παντού στο περιβάλλον μας. Μπορεί να είναι φυσικής προέλευσης ή μπορεί να έχουν δημιουργηθεί από τον άνθρωπο. Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία δημιουργούνται από τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, τα οποία προκύπτουν από την ύπαρξη εναλλασσόμενου ηλεκτρικού ρεύματος. Σχήμα.1.1 Τρισδιάστατη απεικόνιση ηλεκτρομαγνητικού κύματος Το μαγνητικό πεδίο της γης κάνει τη βελόνα της πυξίδας να κατευθύνεται στο Βορρά, ενώ παράλληλα αποτελεί και ένα πολύτιμο βοήθημα για τα πουλιά και τα ψάρια, που τα βοηθά να βρίσκουν τον προσανατολισμό τους. Οι κεραυνοί δημιουργούν ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Το ανθρώπινο σώμα έχει δικά του φυσικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία, τα οποία μεταφέρουν μηνύματα στο νευρικό σύστημα. Η λειτουργία της καρδιάς στηρίζεται στην ύπαρξη ασθενών ηλεκτρικών ρευμάτων - σημάτων που προκαλούν ηλεκτρική διέγερση στο μυ της καρδιάς. Ηλεκτρομαγνητικά πεδία δημιουργούνται και από τη λειτουργία πολλών ηλεκτρικών συσκευών που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Η ηλεκτρική σκούπα, το ψυγείο, το πιστολάκι για τα μαλλιά, ο ηλεκτρονικός υπολογιστής, τα κλιματιστικά, παράγουν ηλεκτρομαγνητικά πεδία όταν λειτουργούν. Άλλες συσκευές, όπως η τηλεόραση, το ραδιόφωνο, τα ασύρματα τηλέφωνα, τα τηλεκοντρόλ των οικιακών συσκευών, τα συστήματα παρακολούθησης βρεφών, ο φούρνος μικροκυμάτων, όχι μόνο παράγουν ηλεκτρομαγνητικά πεδία, αλλά 9

10 ταυτόχρονα στηρίζουν τη λειτουργία τους σε αυτά. Δηλαδή, το πρόγραμμα της τηλεόρασης και του ραδιοφώνου που βλέπουμε και ακούμε φτάνει στο σπίτι μας μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. 1.2 Τρόποι διάδοσης ηλεκτρομαγνητικού κύματος Ο τρόπος διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στην ατμόσφαιρα και στον ελεύθερο χώρο μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις κατηγορίες διάδοσης: Εδαφικού κύματος: είναι ο επικρατέστερος τρόπος διάδοσης για τις συχνότητες στην ζώνη των μεσαίων κυμάτων (MF). Αυτή είναι η ζώνη συχνοτήτων που χρησιμοποιείται για ΑΜ ραδιοφωνία και ναυτιλιακές ραδιοεκπομπές. Οι κύριες διαταραχές που επικρατούν στη ζώνη αυτή είναι ατμοσφαιρικός θόρυβος, θόρυβος από ανθρώπινες δραστηριότητες και θερμικός θόρυβος. Κύματος χώρου: προκύπτει από μεταδιδόμενα σήματα εκτρεπόμενα ή διαθλώμενα από την ιονόσφαιρα, η οποία αποτελείται από μερικά στρώματα με φορτισμένα σωματίδια (ιόντα) σε ύψη μίλια επάνω από την επιφάνεια του εδάφους. Κατά την διάρκεια της ημέρας η θέρμανση της κατώτερης ατμόσφαιρας από τον ήλιο προκαλεί το σχηματισμό των κατώτερων στρωμάτων σε ύψoς κάτω των 75 μιλίων. Αυτά τα κατώτερα στρώματα, ιδιαίτερα το λεγόμενο στρώμα-d, απορροφά τις συχνότητες κάτω των 2 MHz, περιορίζοντας έτσι σοβαρά την εμβέλεια της διάδοσης του κύματος-χώρου των ραδιοσταθμών ΑΜ. Όμως, κατά την διάρκεια των βραδινών ωρών η ηλεκτρονική πυκνότητα των κατώτερων στρωμάτων της ιονόσφαιρας μειώνεται απότομα και η απορρόφηση συχνοτήτων που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της ημέρας περιορίζεται σημαντικά. Στα κύματα HF έχουμε ως προσθετικό θόρυβο ένα συνδυασμό ατμοσφαιρικού και θερμικού θορύβου. Οπτικής επαφής: o πομπός και η κεραία λήψης θα πρέπει να είναι σε απευθείας οπτική επαφή με ελάχιστα ή καθόλου εμπόδια. Για το λόγο αυτό, οι σταθμοί εκπομπής τηλεόρασης στα VHF και UHF υπερυψώνουν τις κεραίες τους προκειμένου να επιτύχουν μεγάλη περιοχή κάλυψης. Γενικά, η περιοχή κάλυψης οπτικής επαφής περιορίζεται λόγω της καμπυλότητας της γης. Ο επικρατέστερος θόρυβος που περιορίζει την επίδοση των συστημάτων επικοινωνιών της περιοχής συχνοτήτων VHF και UHF είναι ο θερμικός θόρυβος που παράγεται από τον δέκτη και ο κοσμικός θόρυβος που συλλαμβάνει η κεραία. 10

11 1.3 Ορισµοί βασικών εννοιών και μεγεθών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων Ηλεκτρικό πεδίο ονοµάζουµε τον χώρο µέσα στον οποίο ασκούνται δυνάµεις σε ηλεκτρικά φορτία. Αντίστοιχα, το μαγνητικό πεδίο είναι ο χώρος µέσα στον οποίο ασκούνται δυνάµεις σε ηλεκτρικά ρεύµατα. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου (Ε) είναι το µέγεθος που εκφράζει πόσο ισχυρό είναι το ηλεκτρικό πεδίο σε ένα συγκεκριμένο σηµείο του. Το αντίστοιχο εκφράζει η ένταση του μαγνητικού πεδίου (Β) Τα πεδία αυτά, ανάλογα µε τις εντάσεις τους Ε ή Β, χαρακτηρίζονται σαν στατικά (όταν οι εντάσεις τους είναι χρονικά σταθερές), μεταβαλλόμενα και εναλλασσόμενα (όταν οι εντάσεις αλλάζουν μέτρο και φορά ή αλλιώς πολικότητα σε σχέση µε τον χρόνο). Τα ηλεκτρικά φορτία όταν ταλαντώνονται παράγουν ηλεκτρομαγνητικά κύµατα, τα οποία είναι τοπικές και χρονικές μεταβολές του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου. Τα παραγόμενα από τις συνήθεις ηλεκτρονικές διατάξεις ηλεκτρομαγνητικά κύµατα είναι αρµονικά, διαδίδονται δηλαδή κατά επίπεδα μέτωπα, Πράγα που σηµαίνει ότι οι εντάσεις Ε και Β µμεταβάλλονται τοπικά και χρονικά ακολουθώντας τον νόµο του ημίτονου. Στα επίπεδα κύµατα, το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο είναι κάθετα µεταξύ τους και παίρνουν συγχρόνως την μέγιστη ή την ελάχιστη τιµή τους (συμφασικά). Η απόσταση µέσα στην οποία τα Ε και Β συμπληρώνουν µια πλήρη εναλλαγή λέγεται µήκος κύµατος (λ), ενώ ο αριθµός των πλήρων εναλλαγών στην µονάδα του χρόνου (1s) ονοµάζεται συχνότητα (ν), του κύµατος. Η σχέση υ = λ. ν είναι η συνδετική σχέση µεταξύ των λ και ν, όπου υ είναι η ταχύτητα διάδοσης του ηλεκτροµαγνητικού κύµατος και είναι ίση µε την ταχύτητα του φωτός, δηλαδή υ= km/s. Η συχνότητα παίζει µεγάλο ρόλο στις µετρήσεις της µη ιονίζουσας ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας. Σε συχνότητες Ηz, τα Ε και Β είναι ασύνδετα. Έτσι, είµαστε αναγκασµένοι σε τόσο χαµηλές συχνότητες να µετράµε την ένταση και των δυο πεδίων. Σε συχνότητες όµως πάνω από 3 ΜΗz (υψηλές συχνότητες), τα Ε και Β συνδέονται µε απλές σχέσεις µεταξύ τους, όπως και µε την πυκνότητα ισχύος Ρ, η οποία δίνεται από τον τύπο. Έτσι στις υψηλές συχνότητες αρκεί η µέτρηση ενός µόνο εκ των δυο για τον προσδιορισµό και του άλλου όπως επίσης για την πυκνότητα ισχύος. 1.4 Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία Η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια (ή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) αποτελείται από κύματα ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας,τα οποία διαδίδονται (ακτινοβολούνται) στον ελεύθερο χώρο. Η περιοχή στην οποία αναπτύσσονται τα κύματα αυτά ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εμφανίζονται με πολλές διαφορετικές μορφές. Για παράδειγμα, τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα, το ορατό φως αλλά και οι ακτίνες X αποτελούν μορφές ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Τα 11

12 ηλεκτρομαγνητικά κύματα παράγονται από επιταχυνόμενα ηλεκτρικά φορτία. Δημιουργούνται επίσης όταν ένα ηλεκτρόνιο κάποιου ατόμου χάνει μέρος της ενέργειάς του και μεταπίπτει σε χαμηλότερη τροχιά ή ενεργειακή στάθμη κοντά στον πυρήνα. Αυτό έχει ως συνέπεια να δημιουργηθεί μια ταλάντωση που διαδίδεται πλέον στο χώρο με τη μορφή ενός ταυτόχρονα ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου. Τα δύο αυτά πεδία είναι, αφενός μεν, κάθετα μεταξύ τους, αφετέρου και κάθετα με τη διεύθυνση διάδοσης του παραγόμενου κύματος, του λεγόμενου ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Όταν το ηλεκτρομαγνητικό κύμα προσκρούσει σε κάποιο άτομο τα δύο συνδυαζόμενα αυτού πεδία μπορούν να προσφέρουν μεταφερόμενη ενέργεια σε ένα ηλεκτρόνιο με αποτέλεσμα να το εξαναγκάσουν να μεταπηδήσει αυτό σε ανώτερη ενεργειακή στάθμη. Όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός. Τα σημαντικά χαρακτηριστικά των διαφόρων τύπων κυμάτων είναι η απόσταση που καλύπτεται από ένα κύκλο του κύματος, που ονομάζεται μήκος κύματος, και ο αριθμός των κυμάτων που διέρχονται από ένα συγκεκριμένο σημείο ανά δευτερόλεπτο, που είναι η συχνότητα του κύματος. Οι σημαντικότερες διαφορές των διαφορετικών τύπων κυμάτων σχετίζονται με τη συχνότητα. Για οποιοδήποτε ηλεκτρομαγνητικό κύμα, το γινόμενο του μήκους κύματος και της συχνότητας ισούται με την ταχύτητα του φωτός. Η συχνότητα ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος εκφράζεται συνήθως σε μονάδες Hertz (Hz). Σχήμα 1.2. Γραφική παράσταση ηλεκτρομαγνητικού κύματος Ένα Ηz ισούται με ένα κύμα ανά δευτερόλεπτο. Ένα Kilohertz (KHz) ισούται με χίλια κύματα ανά δευτερόλεπτο, ένα Megahertz (ΜΗz) ισούται με ένα εκατομμύριο κύματα ανά δευτερόλεπτο και ένα Gigahertz (GHz) ισούται με 1 δισεκατομμύριο κύματα ανά δευτερόλεπτο.φυσική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υπήρχε πάντα στη γη. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα η περιβαλλοντικήέκθεση σε τεχνητές πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίαςαυξήθηκε ραγδαία, εξαιτίας των εφαρμογών του ηλεκτρισμού,της ανάπτυξης της ασύρματης τεχνολογίας και των εφαρμογώντης, καθώς επίσης και των αλλαγών στις εργασιακές σχέσειςκαι στην κοινωνική συμπεριφορά. Σήμερα, οι άνθρωποιεκτίθενται σε πλήθος ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων σεδιάφορες συχνότητες, τόσο στο χώρο κατοικίας όσο και στοχώρο της εργασίας. 12

13 Σχήμα 1.3 Τρισδιάστατη απεικόνιση ηλεκτρομαγνητικού κύματος 1.5 Φυσική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Υπήρχε πάντα στη γη ωστόσο, την περίοδο του 20ού αιώνα η περιβαλλοντική έκθεση σε τεχνητές πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας αυξήθηκε ραγδαία, εξαιτίας των εφαρμογών του ηλεκτρισμού, της ανάπτυξης της ασύρματης τεχνολογίας και των εφαρμογών της, καθώς επίσης και των αλλαγών στις εργασιακές σχέσεις και στην κοινωνική συμπεριφορά. Σήμερα, οι άνθρωποι εκτίθενται σε πλήθος ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων σε διάφορες συχνότητες, τόσο στο χώρο κατοικίας όσο και στο χώρο της εργασίας. Τα ενδεχόμενα βιολογικά αποτελέσματα που οφείλονται στις κατασκευασμένες από τον άνθρωπο πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας έχουν προσελκύσει το επιστημονικό ενδιαφέρον από τα τέλη του 1800 και έχουν τύχει ιδιαίτερης προσοχής κατά τα τελευταία 30 χρόνια. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα μπορεί να διαιρεθεί στα χαμηλής συχνότητας ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία (γραμμές μεταφοράς, ηλεκτρικές συσκευές οικιακής χρήσης, ηλεκτρονικοί υπολογιστές) και στα υψηλής συχνότητας πεδία ή πεδία ραδιοσυχνοτήτων (ραντάρ, εγκαταστάσεις ραδιοφωνικής και τηλεοπτικής μετάδοσης, κινητά τηλέφωνα και σταθμοί βάσης κινητών επικοινωνιών, συστήματα επαγωγικής θέρμανσης και αντικλεπτικά συστήματα). Σε αντίθεση με την ιονίζουσα ακτινοβολία (όπως οι ακτίνες γ που εκπέμπονται από ραδιενεργά υλικά, η κοσμική ακτινοβολία και οι ακτίνες Χ), η οποία εντοπίζεται στο υψηλότερο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων η κβαντική ενέργεια δεν είναι αρκετά ισχυρή ώστε να διασπάσει τους δεσμούς που συγκρατούν μεταξύ τους τα μόρια μέσα στα κύτταρα και, συνεπώς, δεν μπορεί να προκαλέσει ιοντισμό. Για το λόγο αυτό, η χαμηλότερη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος χαρακτηρίζεται ως «μη ιονίζουσα». 13

14 1.6 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα ονομάζεται το εύρος της περιοχής συχνοτήτων που καλύπτουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα εκτείνεται θεωρητικά από σχεδόν μηδενικές συχνότητες έως το άπειρο. Με βάση κάποιες χαρακτηριστικές ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα χωρίζεται σε επιμέρους ζώνες. Αυτές είναι τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα, η υπέρυθρη ακτινοβολία, η ορατή ακτινοβολία (φως), η υπεριώδης ακτινοβολία, οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες γ. Στα σχήματα 4 και 5 φαίνεται μια απεικόνιση του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος σε οριζόντια και σε κάθετη προβολή. Σχήμα 1.4 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα (οριζόντια προβολή) 14

15 Σχήμα 1.5 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα (κάθετη προβολή) 15

16 Ανάλυση Ηλεκτρομαγνητικού Φάσματος Ραδιοκύματα: είναι το είδος της ενέργειας που εκπέμπουν οι ραδιοσταθμοί. Ραδιοκύματα εκπέμπονται επίσης και από άλλα σώματα, όπως αστέρες και αέρια στο διάστημα (όπου και χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της σύστασης των αντικειμένων αυτών). Παράγονται από φορτισμένα σωματίδια που κινούνται μπρος-πίσω. Η ατμόσφαιρα είναι δίαφανη στα σε ραδιοκυματα με μήκη από λίγα mm σε περίπου 20 m. Μικροκύματα: μπορούν να μαγειρέψουν σε μόνο λίγα λεπτά. Χρησιμοποιούνατι από τους αστρονόμους για τον προσδιορισμό της δομής των γειτονικών γαλαξιών καθώς και του δικού μας. Υπέρυθρο (IR): Συχνά το ταυτίζουμε με τη θερμότητα γιατί ζεσταίνει το δέρμα μας. Ορατό: είναι το τμήμα του φάσματος που βλέπει το μάτι μας. Εκπέμπεται από κάθε τί: από πυγολαμπίδες, λαμπτήρες, αστέρες, καθώς και από ταχέως κινούμενα σωματίδια που συγκρούονται με άλλα σωματίδια. Υπεριώδες (UV): Καίει το δέρμα! Οι αστέρες και άλλα "θερμά" αντικείμενα του διαστήματος εκπέμπουν UV. Ακτίνες-X: Χρησιμοποιούνται στην ιατρική για απεικόνιση οστών και...δοντιών. Θερμά αέρια στο σύμπαν επίσης εκπέμπουν ακτίνες- Χ. Ακτίνες-γ: Εκπέμπονται από ραδιενεργά υλικά, φυσικά ή τεχνητά. Μεγάλοι επιταχυντές που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για την κατανόηση της δομής της ύλης επίσης μπορούν να δώσουν ακτινοβολία γ. Αλλά η μεγαλύτερη πηγή ακτίνων γ είναι το σύμπαν! Παράγει ακτινοβολία-γ με όλους τους δυνατούς τρόπους. 16

17 Η ύπαρξη ηλεκτρομαγνητικού πεδίου προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία μπορεί να είναι υψηλής ή χαμηλής έντασης και συνεχούς ή μικρής διάρκειας. Η αιτία δημιουργίας ηλεκτρικών πεδίων είναι η ύπαρξη διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού. Συγκεκριμένα, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά δυναμικού τόσο ισχυρότερο είναι το ηλεκτρικό πεδίο που προκύπτει. Η μονάδα μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου είναι βολτ ανά μέτρο (V/m). Τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται όταν υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα.. Όσο πιο υψηλή είναι η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος τόσο πιο ισχυρό είναι το μαγνητικό πεδίο. Όταν διακοπεί το ηλεκτρικό ρεύμα το μαγνητικό πεδίο μηδενίζεται. Η μονάδα μέτρησης της έντασης του μαγνητικού πεδίου είναι αμπέρ ανά μέτρο (Α/m) [1]. Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά των διαφόρων τύπων κυμάτων είναι η απόσταση που καλύπτεται από έναν κύκλο κύματος, η οποία αποτελεί και το λεγόμενο μήκος κύματος (λ) καθώς επίσης και ο αριθμός των κυμάτων που διέρχονται από ένα συγκεκριμένο σημείο ανά δευτερόλεπτο, που ορίζει τη συχνότητα του κύματος (f.) Το μήκος κύματος ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος εκφράζεται συνήθως σε μέτρα (m) και η συχνότητα εκφράζεται συνήθως σε Hertz (Hz). Ένα Hertz ισούται με ένα κύμα ανά δευτερόλεπτο. Άλλες μονάδες μέτρησης της συχνότητας είναι το kilohertz (khz), το megaherzt (MHz) και το gigahertz (GHz) που αντιστοιχούν σε χίλια, ένα εκατομμύριο και ένα δισεκατομμύριο κύματα αντίστοιχα ανά δευτερόλεπτο. Οι σημαντικότερες διαφορές των διαφορετικών τύπων κυμάτων οφείλονται στις διαφορετικές τιμές συχνότητας. Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία (ΗΜΠ), υπάρχουν παντού στο περιβάλλον μας και προέρχονται είτε από φυσικές είτε από τεχνητές πηγές. Το ηλιακό φως, το γήινο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, οι κεραυνοί ο χτύπος της καρδιάς, το ανθρώπινο νευρικό σύστημα αποτελούν φυσικές πηγές ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Στις τεχνητές πηγές περιλαμβάνονται οι οικιακές ηλεκτρικές συσκευές (ψυγείο, τηλεόραση, ηλεκτρική σκούπα, φούρνος μικροκυμάτων κ.λ.π.), οι γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος, οι ραδιοφωνικοί και τηλεοπτικοί σταθμοί, οι σταθμοί βάσης κινητής τηλεφωνίας, τα ραντάρ κ.λ.π. Συνεπώς τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ήταν ανέκαθεν παρόντα στη γη (φυσικές πηγές). Ωστόσο κατά τη διάρκεια του 20 ου αιώνα, η περιβαλλοντική έκθεση σε τεχνητές πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας αυξήθηκε ραγδαία. Οι κυριότερες αιτίες αυτής της αύξησης είναι οι απαιτήσεις για ηλεκτρισμό, η ανάπτυξη Εργαστήριο Κινητών Τηλεπικοινωνιών της ασύρματης τεχνολογίας και των εφαρμογών της όπως επίσης οι αλλαγές στις εργασιακές σχέσεις και στην κοινωνική συμπεριφορά. Τα πιθανά βιολογικά αποτελέσματα από τις κατασκευασμένες από τον άνθρωπο πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας αποτελούν αντικείμενο έρευνας από τα τέλη του Ωστόσο, η ραγδαία αύξηση της έκθεσης του αστικού πληθυσμού σε τεχνητές πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εξαιτίας των απαιτήσεων σε ηλεκτρισμό και της ανάπτυξης της ασύρματης τεχνολογίας συνέβαλλε στην δημιουργία έντονης ερευνητικής δραστηριότητας κατά τα τελευταία 30 χρόνια η οποία προσπαθεί να δώσει 17

18 απαντήσεις σε θέματα που αφορούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και τις πιθανές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου. Γενικά, το φάσμα των συχνοτήτων περιλαμβάνει την ιονίζουσα (ή ιοντίζουσα) και την μη ιονίζουσα (ή μη ιονίζουσα) ακτινοβολία. Η ιονίζουσα ακτινοβολία χαρακτηρίζεται από μικρό μήκος κύματος, υψηλή συχνότητα και μεγάλη ενέργεια. Η ιονίζουσα ακτινοβολία περιλαμβάνει τις ακτίνες Χ (χρησιμοποιούνται στις ακτινογραφίες, στον αξονικό τομογράφο και αλλού), τις ακτίνες γάμμα, την κοσμική ακτινοβολία και την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία. Όταν κύτταρα του ανθρώπινου οργανισμού εκτίθενται σε αυτήν, προκαλεί ιονισμό του δεοξυριβονουκλεϊκου οξέος (DNA). Ο ιονισμός είναι επικίνδυνος, οδηγεί σε αλλοιώσεις του γενετικού κώδικα και είναι αιτία καρκίνου. Είναι γνωστό ότι οι πρώτοι ακτινολόγοι όπως και η Μαρί Κιουρί που ανακάλυψε τις ακτίνες Χ αποβίωσαν πρόωρα λόγω λευχαιμίας, αναιμίας και άλλων καρκίνων. Επίσης, η υπεριώδης ακτινοβολία του ηλιακού φωτός, εξαιτίας του ιονισμού, μπορεί να προκαλεί αλλοιώσεις στα γονίδια των κυττάρων του δέρματος, αυξάνοντας έτσι τον κίνδυνο για διάφορες μορφές καρκίνου του δέρματος. Η μη ιονίζουσα ακτινοβολία είναι αυτή που χρησιμοποιείται για εφαρμογές της σύγχρονης τεχνολογίας και σε αντίθεση με την ιονίζουσα ακτινοβολία δεν είναι αρκετά ισχυρή ώστε να διασπάσει τους δεσμούς που συγκρατούν μεταξύ τους τα μόρια μέσα στα κύτταρα και, συνεπώς, δεν μπορεί να προκαλέσει ιοντισμό. Περιλαμβάνει το ορατό φως, την υπέρυθρο ακτινοβολία, τα μικροκύματα, τα ραδιοκύματα και τα πολύ χαμηλής συχνότητας πεδία που δημιουργούνται από τα ηλεκτροφόρα καλώδια και συσκευές που λειτουργούν με ηλεκτρισμό. Η κυριότερη βιολογική της επίδραση, είναι η αύξηση της θερμότητας των ιστών οι οποίοι υποβάλλονται σε αυτή κάτω από ορισμένες συνθήκες. Δεν προκαλεί ιοντισμό και οι έρευνες μέχρι σήμερα δεν έχουν τεκμηριώσει μία αιτιολογική σχέση μεταξύ του τύπου αυτού της ακτινοβολίας και του καρκίνου Mη ιονίζουσα ακτινοβολία Με τον όρο µη ιονίζουσα ακτινοβολία, όπως έχουµε, ήδη αναφέρει, χαρακτηρίζουµε τις ακτινοβολίες, εκείνες, που δεν έχουν αρκετή ενέργεια, έτσι ώστε να µπορούν να αποµακρύνουν ηλεκτρόνια από τα άτοµα, δηλαδή να µη µπορούν να προκαλέσουν ιονισµό των ατόµων. Οι µη ιονίζουσες ακτινοβολίες είναι ικανές να προκαλέσουν ηλεκτρικές, θερµικές ή χηµικές επιδράσεις στα κύτταρα. Οι επιδράσεις, αυτές, είναι άλλοτε ευεργετικές και άλλοτε επιβλαβής για τη λειτουργία τους. Οι πιο γνωστές από τις µη ιονίζουσες ακτινοβολίες είναι η ορατή ακτινοβολία, η υπέρυθρη ακτινοβολία, η υπεριώδης, τα µικροκύµατα, τα ραδιοκύµατα, τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα που εκπέµπουν οι ηλεκτρικές συσκευές, η ακτινοβολία laser και άλλες. Οι µη ιονίζουσες ακτινοβολίες, εµφανίζουν διαφορετικές ιδιότητες σε σχέση µε τις ιονίζουσες ακτινοβολίες και κατά συνέπεια έχουν διαφορετικές επιπτώσεις στον άνθρωπο. Κατ επέκταση, οι τρόποι προστασίας από τις µη 18

19 ιονίζουσες ακτινοβολίες, απαιτούν διαφορετική µεθοδολογία και µελετώνται από διαφορετικές οµάδες επιστηµόνων Πηγές Ακτινοβολίας Χαμηλών Συχνοτήτων Ηλεκτρικές συσκευές Όταν συνδέσουμε μια συσκευή στην πρίζα, λόγω της ηλεκτρικής τάσης παράγονται ηλεκτρικά πεδία. Όταν την θέσουμε σε λειτουργία, παράγονται και μαγνητικά λόγω της ροής του ηλεκτρικού ρεύματος. Πιο υψηλά ηλεκτρικά πεδία συνήθως οι συσκευές με διπολικό φις αντί για τριπολικό (=σούκο) λόγω έλλειψης γείωσης. Πιο υψηλά μαγνητικά πεδία παράγουν οι συσκευές: μεγάλης κατανάλωσης όπως η κουζίνα, ηλεκτρικές θερμάστρες, ενδοδαπέδια θέρμανση, μπόιλερ κ.α. χαμηλής τάσης που λειτουργούν με μετασχηματιστή ισχύος όπως: φορτιστές, ηλεκτρικά ρολόγια, laptop, εκτυπωτές, φωτιστικά 12V. με ηλεκτρικό μοτέρ όπως το ψυγείο, το μπλέντερ, η ηλεκτρική σκούπα, οι ανεμιστήρες, το σεσουάρ κ.α Ηλεκτρονικές συσκευές Πολλές ηλεκτρονικές συσκευές δημιουργούν απότομες μεταβολές της τάσης παραμορφώνοντας το απλό ημιτονοειδές σήμα των 50Hz με αρμονικές χιλιάδων Hz.Το φαινόμενο αποκαλείται «Βρώμικός ηλεκτρισμός», γιατί συντελεί στην υπερθέρμανση του ουδετέρου αγωγού και την πρόωρη γήρανση των μηχανημάτων. Συσκευές που «μολύνουν» το ηλεκτρικό δίκτυο είναι οι: 1]λάμπες φθορισμού και εξοικονόμησης ενέργειας 2]αντάπτορες εναλλασσόμενου ρεύματος 3]διακόπτες dimmer με ηλεκτρονικό ρυθμιστή έντασης 4]κλιματιστικά inverter 5]εναλλάκτες φωτοβολταϊκων συστημάτων 6]τηλεοράσεις, υπολογιστές, φούρνοι μικροκυμάτων κλπ Η σύγχρονη εξάπλωση της χρήσης των παραπάνω διατάξεων, μετέβαλλε την κυματομορφή των ακτινοβολιών χαμηλών συχνοτήτων με αποτέλεσμα οι ακτινοβολίες που δεχόμαστε σήμερα από τα καλώδια της ΔΕΗ, των κτιριακών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων και τις ηλεκτρικές συσκευές να είναι πιο επιβαρυντικές. Ο «Βρώμικός ηλεκτρισμός» έχει συνδεθεί με την επιδείνωση στο σύνδρομο έλλειψης προσοχής (ADD), στην σκλήρυνση κατά πλάκας και τον διαβήτη [iv]. Καλώδια κτιριακών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων Τα εντοιχισμένα ηλεκτροφόρα καλώδια παράγουν ηλεκτρικά πεδία με κατεύθυνση σημεία χαμηλότερου δυναμικού (όπως το ανθρώπινο σώμα) 24 ώρες το 24ωρο ενώ παράγουν και μαγνητικά όταν καταναλώνουμε ρεύμα (ανάβουμε τα φώτα, λειτουργούμε ηλεκτρικές συσκευές κ.α.) Ελλείπεις γειώσεις ή σφάλματα στην μόνωση των καλωδίων δίνουν συχνά ασυνήθιστα υψηλές μετρήσεις ηλεκτρικών πεδίων. Συνηθισμένη πηγή είναι και τα φωτιστικά στην οροφή που δεν έχουν συνδεθεί με τον αγωγό προστασίας (γείωση). 19

20 Υψηλά μαγνητικά πεδία σε ολόκληρο το σπίτι δημιουργούνται συχνά εξαιτίας λανθασμένης συνδεσμολογίας (όπως συνδέσεις ουδετέρων αγωγών από διαφορετικά κυκλώματα) οι οποίες αποτελούν και κίνδυνο για εκδήλωση πυρκαγιάς ή ηλεκτροπληξία. Ηλεκτρομηχανικές εγκαταστάσεις Υψηλά ηλεκτρικά ή/και μαγνητικά πεδία μπορεί να προέρχονται από εγκαταστάσεις όπως: μετρητής ρεύματος και ηλεκτρικός πίνακας μετασχηματιστές,μηχανισμός ανελκυστήρα,εναλλάκτης (inverter) και φορτιστής φωτοβολταικού συστήματος,λέβητας κλπ. Σύστημα θέρμανσης κτιρίου Οικίες που χρησιμοποιούν ηλεκτρικό σύστημα θέρμανσης και όχι αέριο ή πετρέλαιο αναμένεται να έχουν υψηλότερα επίπεδα μαγνητικής ακτινοβολίας ακόμη και τις ώρες ύπνου δημιουργώντας ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα. Υψηλά ηλεκτρομαγνητικά πεδία δημιουργούν και τύποι ενδοδαπέδιας θέρμανσης, που δεν χρησιμοποιούν πλαστικούς σωλήνες νερού αλλά ηλεκτροφόρους αγωγούς. Εξαίρεση αποτελεί η ενδοδαπέδια θέρμανση με θωρακισμένους ηλεκτροφόρους αγωγούς (μηδενίζουν τα ηλεκτρικά πεδία εναλλασσόμενου ρεύματος) και διπλού πυρήνα (twin-core - μειώνουν τα μαγνητικά πεδία εναλλασσόμενου ρεύματος) Γραμμές μεταφοράς και διανομής της ΔΕΗ Είναι τα καλώδια της ΔΕΗ που μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα πάνω σε μεταλλικούς πυλώνες (υψηλή τάση) και ξύλινες ή τσιμεντένιες κολώνες (χαμηλή τάση) και αποτελούν τις ποιο αναγνωρίσιμες πηγές ακτινοβολιών χαμηλών συχνοτήτων Ραδιοκύματα Τα ραδιοκύματα είναι κύματα με συχνότητα από 3 KHz μέχρι 300 GHz.Τα μικροκύματα αποτελούν ένα υποσύνολο των ραδιοκυμάτων με συχνότητες που κυμαίνονται περίπου μεταξύ των 300 ΜΗz και 3 GHz. Το μήκος κύματος των ραδιοκυμάτων ποικίλλει μεταξύ των τιμών 1mm και 10Km. Τα ραδιοκύματα δημιουργούνται από την κίνηση ηλεκτρικών φορτίων επί των κεραιών και αναφέρονται και ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ραδιοσυχνοτήτων (ΡΣ), γιατί ακτινοβολούνται στο χώρο απομακρυνόμενα από την πηγή τους, δηλαδή την κεραία εκπομπής.τα ραδιοκύματα ανήκουν στην κατηγορία των μη ιοντιζουσών ακτινοβολιών, καθώς δεν είναι ικανά να διασπάσουν χημικούς δεσμούς ή να αποσπάσουν ηλεκτρόνια από άτομα, προκαλώντας ιοντισμό της ύλης, όπως η ραδιενέργεια (ακτίνες X, ακτίνες γ). Ο ιοντισμός είναι επικίνδυνος γιατί μπορεί να οδηγήσει σε αλλοιώσεις του γενετικού υλικού και να επιφέρει επιβλαβή αποτελέσματα στην υγεία. Η κυριότερη βιολογική επίδραση των ραδιοκυμάτων είναι η αύξηση της θερμοκρασίας των ιστών που εκτίθενται σε αυτά υπό ορισμένες συνθήκες. Οι μέχρι σήμερα έρευνες δεν έχουν τεκμηριώσει σχέση αιτίου αιτιατού μεταξύ αυτού του τύπου της ακτινοβολίας και της πρόκλησης επιβλαβών επιπτώσεων στην υγεία (π.χ. καρκινογενέσεις). 20

21 Ο διαχωρισμός μεταξύ ιοντίζουσας και μη ιοντίζουσας ακτινοβολίας είναι σημαντικός, γιατί επιτρέπει την καλύτερη αντίληψη των πραγματικών κινδύνων των διαφόρων τύπων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Πεδία ραδιοσυχνοτήτων Τα ραδιοκύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά πεδία που μπορούν να ακτινοβολούνται προς όλες τις κατευθύνσεις για ευρυεκπομπή, προς συγκεκριμένες περιοχές του χώρου όπου ενδεχομένως βρίσκεται ένας μετακινούμενος δέκτης, ή προς σταθερούς δέκτες που βρίσκονται σε γνωστές θέσεις. Η κεραία είναι διάταξη σχεδιασμένη για να εκπέμπει και να λαμβάνει ραδιοκύματα. Η ένταση του πεδίου που δημιουργείται εξαρτάται από: - Τη συνολικά ακτινοβολούμενη ισχύ [ μεγαλύτερη ισχύς προκαλεί ισχυρότερα πεδία] - Την απόσταση από την κεραία [η ένταση του πεδίου μειώνεται σημαντικά με την αύξηση της απόστασης] - Το διάγραμμα ακτινοβολίας της κεραίας [στενές δέσμες δημιουργούν ισχυρά πεδία στο εσωτερικό τους] Ως προς την εξάρτηση από την απόσταση, τα ραδιοκύματα εξασθενούν αντιστρόφως ανάλογα προς το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή τους. Δηλαδή, η πυκνότητα ισχύος που είναι το μέγεθος που καθορίζει την ποσότητα ισχύος που προσπίπτει σε μια επιφάνεια και μετριέται σε W/m2, σε απόσταση 100 μέτρων από την πηγή ακτινοβολίας, εξασθενεί φορές σε σχέση με την πυκνότητα ισχύος που δημιουργείται σε απόσταση 1 μέτρου από την πηγή. Όταν συναντούν αντικείμενα κατά τη διάδοσή τους, τα ραδιοκύματα μπορεί να ανακλαστούν, να απορροφηθούν ή να διαπεράσουν το αντικείμενο μερικώς ή ολικώς κατά τρόπο αντίστοιχο με ό,τι συμβαίνει με το φως. Η πλέον σημαντική εφαρμογή των ραδιοκυμάτων είναι οι τηλεπικοινωνίες. Οι ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές, τα κινητά τηλέφωνα, τα ασύρματα τηλέφωνα, οι επικοινωνίες της αστυνομίας και της πυροσβεστικής, οι δορυφορικές επικοινωνίες πραγματοποιούνται μεταδίδοντας την ενέργεια ραδιοκυμάτων. Tα ραδιοκύματα λειτουργούν ως φορείς της πληροφορίας στις τηλεπικοινωνίες, τη ραδιοφωνία και την τηλεόραση. Άλλες χρήσεις των ραδιοκυμάτων περιλαμβάνουν τους φούρνους μικροκυμάτων, τα ραντάρ, βιομηχανικά συστήματα θέρμανσης και στεγανοποίησης και τα ιατρικά μηχανήματα. Η ενέργεια των ραδιοκυμάτων, ειδικά αυτή των μικροκυμάτων, έχει τη δυνατότητα να θερμαίνει το νερό. Δεδομένου ότι οι περισσότερες τροφές έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε νερό, τα μικροκύματα μπορούν να θερμάνουν το φαγητό αρκετά γρήγορα. Τα ραντάρ χρησιμοποιούν την ενέργεια των ραδιοκυμάτων για τον εντοπισμό αυτοκινήτων και αεροπλάνων καθώς και για στρατιωτικές εφαρμογές. Οι βιομηχανικοί θερμαντήρες και στεγανοποιητές χρησιμοποιούν ραδιοκύματα για τη συγκόλληση παραγώγων ξύλου, τη στεγανοποίηση δερμάτινων αντικειμένων όπως παπουτσιών και για την επεξεργασία φαγητού. 21

22 Οι ιατρικές χρήσεις της ενέργειας ραδιοκυμάτων περιλαμβάνουν τη μαγνητική τομογραφία, την εποπτεία και τον προγραμματισμό βηματοδοτών, την υπερθερμία για την αντιμετώπιση του καρκίνου. Τα κύματα και τα πεδία ΡΣ διαθέτουν ηλεκτρικές και μαγνητικές συνιστώσες. Η ένταση του πεδίου ΡΣ εκφράζεται με βάση την ένταση και των δύο συνιστωσών. Η μονάδα "Volt ανά μέτρο"(v/m) χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου και η μονάδα "Ampere ανά μέτρο" (A/m) χρησιμοποιείται για να εκφράσει την ένταση του μαγνητικού πεδίου.ένας άλλος συνήθης τρόπος για το χαρακτηρισμό ενός πεδίου ΡΣ είναι μέσω της πυκνότητας ισχύος. Η πυκνότητα ισχύος ορίζεται ως η ισχύς του κύματος που προσπίπτει στη μονάδα επιφάνειας. Η πυκνότητα ισχύος μπορεί να εκφραστεί σε μονάδες Watt ανά τετραγωνικό μέτρο (W/m2), milliwatts (1 χιλιοστό του Watt) ανά τετραγωνικό εκατοστό (mw/cm2) ή microwatts (1 εκατομμυριοστό του Watt) ανά τετραγωνικό εκατοστό (μw/cm2). Το μέγεθος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ποσότητας της ενέργειας των ραδιοκυμάτων που αποροφάται από το σώμα ονομάζεται Ρυθμός Ειδικής Απορρόφησης (Specific Absorption Rate-SAR). Συνήθως εκφράζεται σε Watts ανά χιλιόγραμμο (W/kg) ή milliwatts ανά γραμμάριο (mw/g) Υπέρυθρη ακτινοβολία Η υπέρυθρες ακτίνες είναι τμήμα του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Στο φάσμα τοποθετούνται ως μικρότερη συχνότητα στην προέκταση της κόκκινης ορατής ακτινοβολίας, εξού και το όνομα «υπέρυθρες» (υπό του ερυθρού). Το μήκος κύματός τους κυμαίνεται από το 1 χιλιοστό έως τα 700 νανόμετρα, όπου ξεκινά το ορατό φάσμα. Συνήθως εκπέμπονται από όλα τα σώματα που έχουν κάποια θερμοκρασία. Τα σώματα με τη μεγαλύτερη θερμοκρασία εκπέμπουν περισσότερες υπέρυθρες και αντίστροφα τα σώματα που απορροφούν περισσότερες υπέρυθρες αυξάνεται η θερμοκρασία τους. Το φαινόμενο αυτό σχετίζεται με την ταλάντωση των σωματιδίων από τα οποία αποτελείται, η οποία αφορά τη θερμική ενέργεια του σώματος. Οι υπέρυθρες ακτίνες μπορούν να γίνουν αντιληπτές από ορισμένους οργανισμούς, όπως οι σκύλοι και τεχνητά με θερμικές κάμερες. Στην τελευταία συνήθως με μπλε και άσπρο συμβολίζεται θερμό σημείο, ενώ με πράσινο και κόκκινο ψυχρό σημείο. Αυτές οι κάμερες χρησιμοποιούνται και για τον εντοπισμό εμπύρετων ατόμων στα αεροδρόμια, όπως στην πανδημία γρίπης του Ιονίζουσα ακτινοβολία Δεν είναι το αντικείμενο μελέτης μας αλλά θα πρέπει να αναφέρουμε μερικές πληροφορίες για αυτή την τόσο επιβλαβή για την υγεία του ανθρώπου ομάδα ακτινοβολιών. 22

23 1.8.1 Υπεριώδης ακτινοβολία Είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, που εκπέμπεται από τον ήλιο. Ενώ, μάλιστα, οι ακτίνες UVC (μήκος κύματος nm) απορροφώνται από το όζον της ατμόσφαιρας, τους υδρατμούς, το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, οι UVΑ (μήκος κύματος nm) και το 10% των UVΒ (μήκος κύματος nm) φθάνουν στην επιφάνεια της γης. Τόσο οι UVΑ, όσο και οι UVΒ, είναι ιδιαίτερης σημασίας για την ανθρώπινη υγεία. Μικρές ποσότητες υπεριώδους ακτινοβολία είναι αναγκαίες για την παραγωγή της Βιταμίνης D, ενώ αντίθετα, η υπερέκθεση μπορεί να επιφέρει οξείας και χρόνιας μορφής συνέπειες για το δέρμα, τα μάτια και το ανοσοποιητικό σύστημα του ανθρώπου. Η Υπεριώδης ακτινοβολία υποδιαιρείται σε 3 τύπους: 1.UVA µε µήκος κύµατος nanometers (nm)είναι η µεγαλύτερη πηγή ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης και διεισδύει κάτω από τις επιφανειακές στοιβάδες του δέρµατος. 2 UVB ( nm) φτάνει σε µικρότερα ποσά λόγω της απορρόφησης µεγάλου µέρους της από τη στοιβάδα του όζοντος. Και πάλι όµως αρκεί για να προκαλέσει ζηµιά. 3.UVC ( nm) είναι εξαιρετικά βλαβερή για το δέρµα, αλλά απορροφάται τελείως από το όζον της στρατόσφαιρας και έτσι δεν φτάνει στην επιφάνεια της γης. Με τον όρο ιονίζουσα ακτινοβολία, όπως προαναφέραµε, χαρακτηρίζουµε τις ακτινοβολίες, εκείνες, που µεταφέρουν ικανή ενέργεια, ώστε κατά την αλληλεπίδραση τους µε την ύλη, να προκαλούν ιονισµό των ατόµων της. Οι ιονίζουσες ακτινοβολίες εκπέµπονται από φυσικές πηγές παραγωγής ακτινοβολιών (φυσικά ραδιοϊσότοπα, η κοσµική ακτινοβολία) ή από τεχνητές πηγές (ακτινολογικές λυχνίες, τεχνητά ραδιοϊσότοπα). Στις ιονίζουσες ακτινοβολίες, κατατάσσονται οι ηλεκτροµαγνητικές ακτινοβολίες, όπως οι ακτινοβολίες τύπου α, β, γ και νετρονίων που εκπέµπονται από ραδιενεργούς πυρήνες, όπως επίσης και οι ακτίνες χ και κάποια υποατοµικά σωµατίδια που παράγονται τεχνητά ή αποτελούν συνιστώσες της κοσµικής ακτινοβολίας. Από τις ακτινοβολίες, αυτές, οι πιο γνωστή, είναι η ακτινοβολία χ που παράγεται στις ακτινολογικές λυχνίες και έχει ευρεία χρήση στην Ιατρική, καθώς και οι α, β και γ που εκπέµπονται από τους φυσικούς ή τεχνητούς ασταθής πυρήνες των ατόµων κάποιων στοιχείων που ονοµάζονται ραδιοϊσότοπα Ακτινοβολία γ Είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία (φωτόνια) υψηλής ενέργειας, που συνοδεύει τις ραδιενεργές διασπάσεις των πυρήνων. εν έχει µάζα και δεν µεταφέρει ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι η διέλευσή της µέσα από τα πλέγµατα των ατόµων της ύλης δεν παρακωλύεται ενώ η πιθανότητά της να 23

24 αλληλεπιδράσει µε τα ηλεκτρόνια ή τους πυρήνες των ατόµων είναι σχετικά µικρή. Συνεπώς είναι διεισδυτική ακτινοβολία χαµηλού LET και αποκόπτεται δύσκολα Ακτινοβολία Χ Είναι και αυτή ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία (φωτόνια) υψηλής ενέργειας, της ίδιας φύσης µε την ακτινοβολία γ, αλλά διαφορετικής προέλευσης. Παράγεται στις ηλεκτρονικές στιβάδες των ατόµων (χαρακτηριστική ατοµική ακτινοβολία), ή σε στόχους επιβράδυνσης ταχέως κινουµένων φορτισµένων σωµατιδίων (ακτινοβολία πέδης) σε ειδικές για το σκοπό αυτό διατάξεις (λυχνίες ακτινών-χ, επιταχυντές σωµατιδίων). Η ακτινοβολία Χ παρουσιάζει τις ίδιες βασικές φυσικές ιδιότητες µε την ακτινοβολία γ σε ό,τι αφορά τη διεισδυτικότητά της Είδη ραδιενέργειας Φυσική ραδιενέργεια Οι πηγές της φυσικής ραδιενέργειας είναι: 1] Από τον ουρανό (κοσµική ακτινοβολία) 2] Από τη γη (ραδιενεργά κοιτάσµατα) 3] Από το ίδιο το ανθρώπινο σώµα (εσωτερική ραδιενέργεια) Και οι τρεις, αυτές, πηγές έχουν την αρχή τους στη δηµιουργία του σύµπαντος. Ακτινοβολία από τη Γη Στο υπέδαφος έχουν βρεθεί περισσότερα από 40 ραδιενεργά ισότοπα. Τα πιο πολλά προέρχονται από διασπάσεις άλλων ραδιενεργών ισοτόπων και κατατάσσονται σε τρεις σειρές µε επικεφαλή το αρχικό ισότοπο από το οποίο προέρχονται. Τα πρώτα (πατρικά) δίνουν το όνοµά τους στις αντίστοιχες σειρές, είναι το Ουράνιο -238 (σειρά ουρανίου), το θόριο (σειρά θορίου) και το ουράνιο 235 (σειρά ακτινίου). Αυτά τα τρία ισότοπα έχουν αντίστοιχα χρόνους υποδιπλασιασµού 4, 5, 14 και 0,7δισεκατοµµύριαχρόνια. Τα ''πατρικά'' αυτά ισότοπα µπορεί να προέρχονται από άλλα των οποίων ο χρόνος υποδιπλασιασµού ήταν µικρότερος και έτσι δεν υπάρχουν σήµερα. Η εκπεµπόµενη ακτινοβολία µεταβάλλεται από τόπο σε τόπο, ανάλογα µε την περιεκτικότητά του σε φυσικά ραδιενεργά κοιτάσµατα. Τέτοια µέρη έχουν βρεθεί τώρα στην Βραζιλία και στην Ινδία (στην επαρχία Κεράλα). Ακτινοβολία από το εσωτερικό του ανθρώπου Τα ραδιενεργά ισότοπα εισέρχονται στο σώµα του ανθρώπου µε την εισπνοή και τις τροφές. Ανάλογα µε το είδος τους κατακρατούνται από ορισµένα όργανα του σώµατος για κάποιο διάστηµα. Από αυτή τη θέση ακτινοβολούν τη γύρω περιοχή. 24

25 Άλλες φυσικές πηγές ραδιενέργειας Ο άνθρωπος στην καθηµερινή του ζωή αντιµετωπίζει και άλλες πηγές ραδιενέργειας από τη Γη µικρότερης σηµασίας. Η πιο σηµαντική προέρχεται από το κάρβουνο, το οποίο όταν καίγεται ελευθερώνει τα ραδιενεργά ισότοπα που περικλείει. Αυτά είτε φεύγουν µε τον καπνό, είτε παραµένουν στην στάχτη. Υπάρχουν επίσης τα φωσφορικά ορυκτά που χρησιµοποιούνται για λιπάσµατα περιέχουν σε πολύ µικρές ποσότητες ραδιενεργά ισότοπα και φτάνουν στον άνθρωπο µε την τροφή. Η γεωθερµική ενέργεια που ελευθερώνεται µε την µορφή ατµού ή ζεστού νερού είναι ένα µέσο που φτάνει η ραδιενέργεια από το εσωτερικό της Γης στην επιφάνειά της. Οι πηγές των µεταλλικών νερών που περιέχουν, σε διάλυση, απορροές ραδιενεργών στοιχείων και πολύ σπάνια ελάχιστα ποσά των ίδιων ραδιενεργών στοιχείων ή των αλάτων τους. Οι απορροές που συναντούνται στα µεταλλικά νερά είναι κυρίως του ραδίου και µετά του θορίου και του ακτινίου, χαρακτηρίζονται και ως ραδιενεργά αέρια και λέγονται αντίστοιχα ραδόνιο, θορόνιο και ακτινόνιο. Οι ραδιενεργές πηγές έχουν θεραπευτική επίδραση σε πολλές παθήσεις όπως είναι τα αρθριτικά, οι χρόνιοι ρευµατισµοί, η πνευµονική φυµατίωση κ.λ.π. Στην Ελλάδα οι ισχυρότερες ραδιενεργές πηγές είναι αυτές που βρίσκονται στα Καµένα Βούρλα. Πηγές Τεχνητής Ραδιενέργειας Η συνεχής προσπάθεια του ανθρώπου για την κατανόηση της φύσης και των νόµων της τον οδήγησε στη µελέτη της δοµής του πυρήνα και των δυνάµεων που συγκρατούν τα συστατικά του (πρωτόνια και νετρόνια).έτσι αντιλήφθηκε την τεράστια ενέργεια που περικλείεται στον πυρήνα και επινόησε τεχνητούς τρόπους απελευθέρωσής της. Η τεχνική απελευθέρωση αυτής της ενέργειας είναι το µεγαλύτερο τεχνολογικό επίτευγµα που πραγµατοποιήθηκε στον πλανήτη µας. 25

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ 26

27 Ηλεκτρικά ρεύματα υπάρχουν και στο ανθρώπινο σώμα και είναι απαραίτητα για τις φυσιολογικές σωματικές λειτουργίες. Όλες οι δομές του νευρικού συστήματος λειτουργούν μεταδίδοντας παλμικά ηλεκτρικά σήματα. Οι περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις, από εκείνες που σχετίζονται με την πέψη μέχρι εκείνες που σχετίζονται με την εγκεφαλική λειτουργία, περιλαμβάνουν ηλεκτρικές διεργασίες. Τα βιολογικά αποτελέσματα της έκθεσης του ανθρώπινου σώματος και των κυττάρων του σε εξωτερικά πεδία ΡΣ εξαρτώνται κυρίως από τη συχνότητα και την ένταση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Στις ραδιοσυχνότητες, η ακτινοβολία απορροφάται μερικώς και διεισδύει σε μικρό μόνο βάθος μέσα στο σώμα. Η ενέργεια αυτών των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων απορροφάται και προκαλεί την κίνηση των μορίων. Η τριβή και οι κρούσεις μεταξύ των ταχέως κινουμένων μορίων έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας. Δύο περιοχές του σώματος, τα μάτια και οι όρχεις, είναι ιδιαιτέρως ευπαθείς στη θέρμανση ΡΣ διότι χαρακτηρίζονται από χαμηλή αιματική κυκλοφορία και, συνεπώς, ανεπαρκή απαγωγή της αυξημένης θερμότητας. Τα επίπεδα έντασης των πεδίων ΡΣ στα οποία συνήθως εκτίθεται το κοινό στο καθημερινό περιβάλλον του είναι πολύ ασθενέστερα σε σχέση με αυτά που απαιτούνται για να προκληθεί αξιοσημείωτη τοπική θέρμανση ή αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος. Εκτός, όμως, από τα γνωστά θερμικά αποτελέσματα, υπάρχει σήμερα αυξημένο ενδιαφέρον για τη μελέτη ύπαρξης και άλλων μη θερμικών μηχανισμών αλληλεπίδρασης των ραδιοκυμάτων με τους βιολογικούς ιστούς. Ορισμένες μελέτες έχουν δείξει ότι, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, τα ραδιοκύματα μπορούν να προκαλέσουν μη θερμικές βιολογικές επιδράσεις σε καλλιέργειες κυττάρων ή πειραματόζωα, χωρίς, ωστόσο, αυτές οι επιδράσεις να σχετίζονται άμεσα με την πρόκληση κάποιας βλάβης στον ανθρώπινο οργανισμό. Επιπλέον, σε μερικές από τις μελέτες αυτές, τα αποτελέσματα εμφανίζονται αντιφατικά, ενώ σε κάποιες άλλες δεν έγινε δυνατό να επαναληφθούν. Είναι φανερό ότι υπάρχει αβεβαιότητα και ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση των μηχανισμών που σχετίζονται με μη θερμικά φαινόμενα και τη συσχέτισή τους με επιβλαβείς βιολογικές επιδράσεις και ενδεχόμενες επιπτώσεις στην υγεία. Η έρευνα σε παγκόσμιο επίπεδο συνεχίζεται υπό το συντονισμό του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας. 2.1 Βιολογικά αποτελέσματα- Επιπτώσεις στην υγεία Τα βιολογικά αποτελέσματα αποτελούν μετρήσιμες αποκρίσεις του οργανισμού ή των κυττάρων σε κάποια διέγερση ή αλλαγή του περιβάλλοντος. Τέτοιου είδους αποκρίσεις, όπως η ταχυκαρδία μετά την κατανάλωση καφέ ή η υπνηλία μέσα σε ένα αποπνικτικό δωμάτιο, δεν είναι απαραίτητα επιβλαβείς για την υγεία. Η αντίδραση του οργανισμού σε μεταβολές του περιβάλλοντος είναι απολύτως φυσιολογική. Ωστόσο, ο οργανισμός ενδέχεται να μη διαθέτει επαρκείς μηχανισμούς ελέγχου ώστε να ανταποκρίνεται σε όλο το φάσμα των περιβαλλοντικών μεταβολών. Διαρκής 27

28 περιβαλλοντική έκθεση, ακόμα και ασθενής, μπορεί να αποτελέσει κίνδυνο για την υγεία. Στον ανθρώπινο οργανισμό, ένα αρνητικό αποτέλεσμα για την υγεία προέρχεται από ένα βιολογικό αποτέλεσμα το οποίο προκαλεί ανιχνεύσιμη βλάβη στην υγεία ή στην καλή φυσική κατάσταση των εκτιθεμένων ατόμων. Η συμμόρφωση με τα όρια έκθεσης (βασικούς περιορισμούς και επίπεδα αναφοράς) που προτείνονται από τις εθνικές και τις διεθνείς οδηγίες συντελεί στον έλεγχο του κινδύνου από την έκθεση σε ραδιοκύματα, τα οποία μπορεί να είναι επιβλαβή για την υγεία του ανθρώπου. Ωστόσο, σημαντικό μέρος του πληθυσμού εξακολουθεί να έχει ερωτήματα σχετικά με τα πιθανά αποτελέσματα στην υγεία από την έκθεση σε χαμηλής έντασης ενέργεια ραδιοκυμάτων. Είναι γενικώς αποδεκτό ότι απαιτείται περαιτέρω επιστημονική έρευνα των αποτελεσμάτων που επιβεβαιώνονται και για το αν αυτά είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο. Στο διάστημα αυτό, οι διεθνείς οργανισμοί και οι φορείς τυποποίησης συνεχίζουν να παρακολουθούν τα τελευταία επιστημονικά ευρήματα για να αποφανθούν αν η μακροπρόθεσμη έκθεση σε πεδία επιπέδου χαμηλότερου από τα όρια των οδηγιών μπορεί να προκαλέσει επιβλαβή αποτελέσματα στην υγεία ή να επηρεάσει την καλή φυσική κατάσταση του ανθρώπου. Ηλεκτρικά ρεύματα υπάρχουν φυσικά και μέσα στο ανθρώπινο σώμα και είναι απαραίτητα για τις φυσιολογικές σωματικές λειτουργίες. Τα βιολογικά αποτελέσματα της έκθεσης του ανθρώπινου σώματος και των κυττάρων του σε εξωτερικά πεδία ραδιοσυχνοτήτων εξαρτώνται κυρίως από την ένταση και την Εργαστήριο Κινητών Τηλεπικοινωνιών συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Στις ραδιοσυχνότητες, η ακτινοβολία απορροφάται μερικώς και διεισδύει σε μικρό μόνο βάθος μέσα στο σώμα. Η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών αυτών πεδίων απορροφάται και προκαλεί την κίνηση των μορίων. Η τριβή και οι κρούσεις μεταξύ των ταχέως κινούμενων μορίων έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας. Πρόκειται για τα λεγόμενα θερμικά αποτελέσματα τα οποία ουσιαστικά σημαίνουν αύξηση της θερμοκρασίας και απορρόφηση ενέργειας. Ωστόσο, τα επίπεδα έντασης των πεδίων ραδιοσυχνοτήτων στα οποία εκτίθεται το κοινό στο καθημερινό περιβάλλον είναι πολύ ασθενέστερα σε σχέση με αυτά που απαιτούνται για να προκληθεί αξιοσημείωτη τοπική θέρμανση ή αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος. Πέρα όμως από τη μελέτη των θερμικών αποτελεσμάτων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας υπάρχει σήμερα αυξημένο ενδιαφέρον για την μελέτη ύπαρξης και άλλων μη θερμικών μηχανισμών αλληλεπίδρασης των ραδιοκυμάτων με τους βιολογικούς ιστούς. Τα μη θερμικά αποτελέσματα δεν συνοδεύονται από ανιχνεύσιμη αύξηση της θερμοκρασίας και προκαλούνται από έκθεση σε χαμηλά επίπεδα ηλεκτρομαγνητικής ισχύος. Ορισμένες μελέτες έχουν δείξει ότι τα ραδιοκύματα μπορούν να προκαλέσουν, υπό ορισμένες συνθήκες, μη θερμικές βιολογικές επιδράσεις σε καλλιέργειες κυττάρων ή πειραματόζωα, χωρίς, ωστόσο αυτές οι επιδράσεις να σχετίζονται άμεσα με την πρόκληση κάποιας βλάβης στον ανθρώπινο οργανισμό. Γενικά υπάρχει αβεβαιότητα και ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση των μηχανισμών που σχετίζονται με μη θερμικά φαινόμενα και 28

29 τη συσχέτιση τους με επιβλαβείς βιολογικές επιδράσεις και πιθανά αποτελέσματα στην υγεία. Σε καμία περίπτωση δεν θα ήταν σοφό να θεωρηθεί ότι είναι γνωστά όλα όσα αφορούν τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Οι άνθρωποι υποβάλλονται όλο και περισσότερο σε αυτά και είναι αβέβαιο το τι μπορεί να σημαίνει η έκθεση αυτή για το μέλλον τους. Ο αριθμός των ερευνών που έχουν γίνει κατά τα τελευταία 30 χρόνια για την επίδραση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στον άνθρωπο είναι εκπληκτικός. Έχουν γίνει περισσότερες από επιστημονικές δημοσιεύσεις, πράγμα που δεν έγινε για κανένα άλλο περιβαλλοντικό παράγοντα που πιθανόν να επηρεάζει την ανθρώπινη υγεία. Η έρευνα σε παγκόσμιο επίπεδο συνεχίζεται υπό τον συντονισμό του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (World Health Organization-WHO). Μερικές έρευνες έδειξαν συσχετισμούς μεταξύ έκθεσης σε μη ιονίζουσα ακτινοβολία και αυξημένου κίνδυνου για καρκίνο ή άλλη επίδραση στην ανθρώπινη υγεία. Οι πλείστες έρευνες απέτυχαν να τεκμηριώσουν κάτι τέτοιο. Καμία δεν τεκμηρίωσε ότι η μη ιονίζουσα ακτινοβολία είναι αιτία καρκίνου. Ωστόσο, η παρούσα κατάσταση των ανθρωπίνων επιστημονικών γνώσεων δεν επιτρέπει εφησυχασμό. Παραμένουν πολλά άγνωστα μέχρι σήμερα όπως για παράδειγμα το αποτέλεσμα των μακροχρόνιων επιδράσεων της έκθεσης στη μη ιονίζουσα ακτινοβολία, ποια είναι η συνολική ακτινοβολία από διάφορες πηγές που δέχονται οι άνθρωποι, ποιες συνέπειες πιθανόν να προκληθούν στα παιδιά που σήμερα ήδη από μικρή ηλικία κατέχουν και χρησιμοποιούν κινητά τηλέφωνα. Συνεπώς οι φόβοι που δημιουργούνται λόγω ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στο ευρύ κοινό είναι δικαιολογημένοι. Υπάρχουν πολλοί ιστορικοί και επίκαιροι λόγοι που προκαλούν ανησυχίες. Από την άλλη όμως η έρευνα που έχει διεξαχθεί μέχρι τώρα σχετικά με τις επιδράσεις της ιονίζουσας και μη ιονίζουσας ακτινοβολίας παρέχει σημαντικό βαθμό ασφάλειας στον τομέα αυτό. Τα βιολογικά αποτελέσματα αποτελούν μετρήσιμες αποκρίσεις του οργανισμού ή των κυττάρων σε κάποια διέγερση ή αλλαγή του περιβάλλοντος. Η αντίδραση του οργανισμού σε μεταβολές του περιβάλλοντος (π.χ η υπνηλία μέσα σε ένα αποπνικτικό δωμάτιο, η ταχυκαρδία μετά την κατανάλωση καφέ) είναι απολύτως φυσιολογική. Ωστόσο, ο οργανισμός ενδέχεται να μην διαθέτει επαρκείς μηχανισμούς ελέγχου ώστε να ανταποκρίνεται σε όλο το φάσμα των περιβαλλοντικών μεταβολών. Διαρκής περιβαλλοντική έκθεση, ακόμα και ασθενής, μπορεί να αποτελέσει κίνδυνο για την υγεία. Στον ανθρώπινο οργανισμό, ένα αρνητικό αποτέλεσμα για την υγεία προέρχεται από ένα βιολογικό αποτέλεσμα το οποίο προκαλεί ανιχνεύσιμη βλάβη στην υγεία ή στην καλή φυσική κατάσταση των εκτεθειμένων ατόμων. Η συμμόρφωση με τα όρια έκθεσης (βασικούς περιορισμούς και επίπεδα αναφοράς) που προτείνονται από τις εθνικές και τις διεθνείς οδηγίες συντελεί στον έλεγχο του κινδύνου από την έκθεση σε ραδιοκύματα, τα οποία μπορεί να είναι επιβλαβή για την υγεία του ανθρώπου. Ως προς τα πεδία ραδιοσυχνοτήτων, η πλειοψηφία των επιστημονικών συμπερασμάτων συγκλίνει στο ότι η έκθεση σε χαμηλού επιπέδου πεδία 29

30 ραδιοσυχνοτήτων (όπως εκείνα που εκπέμπονται από τα κινητά τηλέφωνα και από τους σταθμούς βάσης) δεν προκαλούν επιβλαβή αποτελέσματα στην υγεία. Ορισμένοι επιστήμονες αναφέρουν δευτερεύοντα αποτελέσματα από τη χρήση των κινητών τηλεφώνων, τα οποία συμπεριλαμβάνουν μεταβολές στην εγκεφαλική δραστηριότητα, το χρόνο αντίδρασης και τα πρότυπα του ύπνου. Από τη μέχρι σήμερα επιβεβαίωση αυτών των αποτελεσμάτων, φαίνεται ότι εντάσσονται εντός των φυσιολογικών ορίων της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Σήμερα, οι ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώνονται στη διερεύνηση της πιθανότητας να προκαλείται σημαντική θερμοκρασιακή αύξηση και επιβλαβή αποτελέσματα στην υγεία από τη μακροπρόθεσμη έκθεση σε πεδία ραδιοσυχνοτήτων χαμηλής έντασης. Ορισμένες πρόσφατες επιδημιολογικές μελέτες για τη χρήση του κινητού τηλεφώνου δεν κατέληξαν σε πειστικές αποδείξεις σχετικά με αύξηση του κινδύνου του καρκίνου του εγκεφάλου. Ωστόσο, η τεχνολογία είναι πολύ πρόσφατη για να μπορούν να αποκλειστούν πιθανά μακροπρόθεσμα αποτελέσματα. Τα κινητά τηλέφωνα και οι σταθμοί βάσης δημιουργούν αρκετά διαφοροποιημένα χαρακτηριστικά έκθεσης. Η έκθεση σε πεδία ΡΣ είναι πολύ υψηλότερη για τους χρήστες κινητών τηλεφώνων σε σχέση με αυτούς που κατοικούν πλησίον σταθμών βάσης κινητής τηλεφωνίας. Εκτός από σήματα που εκπέμπονται περιοδικά για τη διατήρηση της σύνδεσης με τους γειτονικούς σταθμούς βάσης, τα κινητά τηλέφωνα εκπέμπουν μόνο κατά τη διάρκεια μιας κλήσης. Αντίθετα, αν και οι σταθμοί βάσης κινητής τηλεφωνίας εκπέμπουν συνεχώς, τα επίπεδα στα οποία εκτίθεται το κοινό είναι ιδιαιτέρως χαμηλά, ακόμα και για όσους κατοικούν πολύ κοντά στην εγκατάσταση. 2.2 Επιδηµιολογικές Μελέτες Με την µέθοδο αυτή ερευνάται το ιατρικό ιστορικό ενός δείγµατος πληθυσµού (συνήθως χιλιάδων κατοίκων) που κατοικεί σε χώρους βεβαρηµένους ηλεκτροµαγνητικά (κοντά σε πυλώνες υψηλής τάσης δικτύων διανοµής ρεύµατος, εγκαταστάσεις κεραιών κ.λ.π) και η συχνότητα των ασθενειών του δείγµατος αυτού συγκρίνεται µε εκείνη ενός άλλου ανάλογου δείγµατος πληθυσµού που κατοικεί σε χώρους ηλεκτροµαγνητικά καθαρούς. Οι περισσότερες επιδηµιολογικές µελέτες εστίασαν στα µαγνητικά πεδία διαµέσου κάποιων επίσης µελετήθηκαν και τα ηλεκτρικά πεδία. Τα αποτελέσµατα των περισσότέρων ερευνών αναφέρουν ότι η Η/Μ ακτινοβολία είναι υπεύθυνη για την εµφάνιση των παρακάτω ασθενειών και νοσηµάτων: 1] Καρκίνος 2] Επιδράσεις στην ανθρώπινη αναπαραγωγή 3] Νευρολογικές και ψυχιατρικές ασθένειες Καρκίνος ιάφορες επιδηµιολογικές µελέτες έχουν δείξει ότι η Η/Μ ακτινοβολία είναι υπεύθυνη για την εµφάνιση διαφόρων µορφών καρκίνου σε ανθρώπους που ζουν σε περιβάλλον που υφίσταται µεγάλη ηλεκτροµαγνητική 30

31 επιβάρυνση καθώς και σε άτοµα τα οποία εργάζονται σε χώρους στους οποίους υπάρχει αυξηµένη εκποµπή ακτινοβολίας. Επιδράσεις στην ανθρώπινη αναπαραγωγή.μελέτες έχουν δείξει ότι άτοµα, που εργάζονται σε χώρους όπου υπάρχει µεγάλη ηλεκτροµαγνητική επιβάρυνση, έχουν µειωµένη αναπαραγωγική ικανότητα. Επίσης, η ηλεκτροµαγνητική επιβάρυνση θεωρείται υπεύθυνη, για περιστατικά αποβολών σε γυναίκες που εργάζονται σε ηλεκτροµαγνητικά βεβαρηµένο, εργασιακό περιβάλλον. Νευρολογικές και ψυχιατρικές ασθένειες Συγκεκριµένες µελέτες έχουν αναφέρει µια φαινοµενική αύξηση των ασθενειών, όπως η ασθένεια του Alzheimer s, σε συγκεκριµένα γκρουπ εργατών που δέχονται υψηλά επίπεδα έκθεσης. Αυτές οι διαπιστώσεις χρειάζονται περαιτέρω εξέταση και παρακολούθηση. ιαµέσου από κάποιες προτάσεις κάποιων µελετών, σχέσεις µε αυτοκτονίες και καταθλίψεις δεν έχουν θεµελιωθεί καλά ακόµα Περισσότερη έρευνα είναι απαραίτητη. Υπάρχουν εκατοντάδες επιδηµιολογικές µελέτες παγκοσµίως των οποίων τα ευρήµατα συσχετίζουν την Η/Μ ακτινοβολία µε περιπτώσεις καρκίνων σε παιδιά, αποβολών σε εγκύους, λευχαιµιών κ.ά. ασθενειών σε εργαζόµενους σε επιβαρηµένους ηλεκτροµαγνητικά χώρους. Οι επιδηµιολογικές έρευνες παρουσιάζουν κάποια σοβαρά µειονεκτήµατα, καθώς: Είναι εξαιρετικά δύσκολο να προσδιοριστεί επακριβώς η ακτινοβολία που δέχτηκε το δείγµα, ιδίως για µεγάλα χρονικά διαστήµατα. Είναι πολύπλοκο να εξαιρεθούν άλλοι επιβαρυντικοί παράγοντες που προκαλούν την εκδήλωση ίδιων ασθενειών (π.χ. κάπνισµα, κληρονοµικότητα) Οι επιστήµονες για να υπερβούν αυτές τις δυσκολίες δέχονται τα αποτελέσµατα των επιδηµιολογικών ερευνών όταν εµφανίζουν µεγάλο παράγοντα κινδύνου (άνω του 10) στο επιβαρηµένο δείγµα έναντι του "καθαρού". Προς το παρόν οι επιδηµιολογικές έρευνες αναδεικνύουν µια σοβαρή ένδειξη περί επικινδυνότητας της Η/Μ ακτινοβολίας αλλά δεν αποτελούν απόδειξη. Μελέτες µε πειραµατόζωα.κατά τις µελέτες αυτές πειραµατόζωα, όπως κουνέλια, ποντικοί, γάτες κ.λ.π. εκτίθενται σε ηλεκτροµαγνητικά πεδία και τα αποτελέσµατα της ακτινοβόλησης ανιχνεύονται µε κλινικές εξετάσεις ή νεκροτοµή και ιστολογική εξέταση στο εργαστήριο, σε σύγκριση πάντα µε µη εκτιθέµενα πειραµατόζωα. Μελέτη των αιφνίδιων θανάτων βρεφών Για την εξήγηση του φαινοµένου αιφνίδιων θανάτων βρεφών (σύνδροµο βρεφικής κλίνης), ο Gadson, εξέτασε τους εγκεφάλους από νεκρά βρέφη και διαπίστωσε αλλοιώσεις όµοιες µε εκείνες που υφίστανται πειραµατόζωα που εκτίθενται στα πεδία γραµµών µεταφοράς υψηλής τάσης. Συγχρόνως, επιδηµιολογικές µελέτες έδειξαν πως τέτοιοι θάνατοι βρεφών συµβαίνουν συνήθως σε κατοικίες κοντά σε ηλεκτρικούς σιδηροδρόµους, ενώ βρέθηκε τελικά πως σε όλες τις περιπτώσεις τέτοιων θανάτων, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου ήταν πάνω από 4 φορές µεγαλύτερη από τον µέσο όρο της τιµής του ηλεκτρικού πεδίου στις κατοικίες, που είναι περίπου 10V/m. Τέτοιου είδους µελέτες, έχουν γίνει, κυρίως, στις Σκανδιναβικές χώρες, στις οποίες είναι, ιδιαίτερα, έντονο το φαινόµενο αυτό, 31

32 καθώς είναι αυξηµένα τα κρούσµατα λευχαιµίας σε µικρά παιδιά. Μελέτες µε καλλιέργειες κυττάρων. Συµπεράσµατα για τις βιολογικές επιδράσεις της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας µπορούν να συναχθούν και από την ακτινοβόληση επιλεγµένων ιστών, ή καλλιεργειών κυττάρων, στο εργαστήριο. Οι βιολογικές επιδράσεις της µη Ιονίζουσας Η/Μ Ακτινοβολίας Λόγω έλλειψης ικανού αριθµού αλλά και οµοιοµορφίας στην οργάνωση των υφιστάµενων επιδηµιολογικών ερευνών, οι απόψεις όσον αφορά τις βιολογικές επιδράσεις της Η/Μ ακτινοβολίας στον άνθρωπο διίστανται. Φυσικά είναι κατανοητό ότι άµεσα πειράµατα επί ανθρώπινων πληθυσµών είναι ηθικώς απαράδεκτα, όµως υπάρχει πλήθος βιβλιογραφικών αναφορών για τέτοια πειράµατα σε πειραµατόζωα. Παρόλο που η άµεση γενίκευση των παρατηρήσεων αυτών στον άνθρωπο δεν είναι επιτρεπτή λόγω των ανατοµικών, φυσιολογικών και άλλων διαφορών που υπάρχουν, θεωρούµε χρήσιµη την αναφορά των σπουδαιότερων από αυτών. Επιδράσεις στους οφθαλµούς Συνήθως η έρευνα για καταρακτογένεση αφορά απλές ή πολλαπλές οξείες εκθέσεις σε Η/Μ ακτινοβολίες µε πυκνότητα ισχύος mW/cm2. Έχει παρατηρηθεί θόλωση του φακού του µατιού σε πειραµατόζωα που ακτινοβολήθηκαν τοπικά µε συχνότητες ισχύος πάνω από 100 mw / cm2 Μικρότερες τιµές της πυκνότητας ακτινοβολίας δεν προκαλούν οποιοδήποτε φαινόµενο στους οφθαλµούς. Πρέπει να σηµειωθεί ότι η έκθεση ολόκληρου του σώµατος σε παρόµοιες τιµές πυκνότητας ισχύος θα ήταν θανατηφόρα. Έχουν αναφερθεί επίσης οφθαλµικές µεταβολές οφειλόµενες στην Η/Μ ακτινοβολία για χαµηλές πυκνότητες ισχύος, 7-13mW/cm2 στα 2.45GHz, πάντα σε πειραµατόζωα, για περιόδους 8 ωρών ανά ηµέρα, 5 ηµέρες ανά εβδοµάδα και για 7-18 εβδοµάδες. Ακουστικό φαινόµενο Άνθρωποι εκτιθέµενοι σε οξείς µικροκυµατικούς παλµούς αναφέρουν ότι ακούν υπόκωφο ήχο µε συχνότητα ίση προς την συχνότητα επανάληψης των παλµών. Το φαινόµενο έχει εξηγηθεί µε τη δηµιουργία ακουστικών κυµάτων λόγω θερµοελαστικής διαστολής της εγκεφαλικής ουσίας υπό την έκθεση σε παλµική µικροκυµατικη ακτινοβολία. Το παραπάνω φαινόµενο είναι αντιπροσωπευτικό των µικροκυµατικών επιδράσεων χαµηλής ισχύος και θεωρείται περισσότερο ως φαινόµενο παρά ως κίνδυνος για την υγεία. Εκροή ασβεστίου αυξηµένη εκροή ιόντων ασβεστίου 45Ca2+ έχει παρατηρηθεί σε αποµονωµένους εγκεφαλικούς αλλά και καρδιακούς ιστούς πειραµατόζωων που εκτέθηκαν σε ηµιτονοειδώς διαµορφωµένα Η/Μ πεδία. Τα ιόντα του ασβεστίου είναι εξαιρετικής σηµασίας για την µεταφορική σύζευξη (transduktive coupling) µιας µεγάλης γκάµας ανοσολογικών, ενδοκρινολογικών και νευρολογικών φαινοµένων στην εξωτερική επιφάνεια της µεµβράνης των κυττάρων. Το φαινόµενο εξαρτάται ισχυρά από την συχνότητα διαµόρφωσης και την πυκνότητα ισχύος της χρησιµοποιούµενης Η/Μ ακτινοβολίας. Το φαινόµενο της εκροής ιόντων ασβεστίου από τους ιστούς είναι από τις σηµαντικότερες βιολογικές επιδράσεις των ραδιοκυµάτων 32

33 λόγω των χαµηλών τιµών πυκνοτήτων ισχύος που απαιτούνται και αξίζει περαιτέρω µελέτης ιδιαίτερα στις περιοχές των ιδιοσυχνοτήτων των κρανιακών κοιλοτήτων, όπου η παρεχόµενη ενέργεια στα κύτταρα (κυρίως του Κεντρικού Νευρικού Συστήµατος) είναι αυξηµένη. Φαινόµενα συνεργίας µε φάρµακα Αν και οι έρευνες στον τοµέα αυτό είναι µάλλον ανεπαρκείς, έχει αναφερθεί συνεργιστική δράση παλµικής µικροκυµατικής ακτινοβολίας µε ψυχοφάρµακα (π.χ αµφεταµίνες) σε ποντικούς. Πιο συγκεκριµένα παρατηρήθηκε διαφορά στην αντίδραση στην ίδια δόση του φαρµάκου όταν τα πειραµατόζωα ακτινοβολούνταν µε 1mW/cm2. Το φαινόµενο απαιτείται να εξεταστεί περαιτέρω. Επιδράσεις στη συµπεριφορά.η αλλαγή συµπεριφοράς πειραµατόζωων που εκτέθηκαν σε Η/Μ ακτινοβολία βρέθηκε να είναι το φαινόµενο που παρουσιάζεται στις χαµηλότερες τιµές κατωφλίων από όλες τις υπόλοιπες βιολογικές επιδράσεις των ραδιοκυµάτων. Τα όρια αυτά βρέθηκαν σε γενικές γραµµές να έχουν τιµές 4-8W/kg ανεξάρτητα από τη συχνότητα τη διαµόρφωση, την µέση ισχύ ή τον τρόπο που γινόταν η έκθεση. Οι αλλαγές συµπεριφοράς περιελάµβαναν αλλαγές στην ποσότητα προσλαµβανοµένης τροφής αλλά και του παραγόµενου έργου από τα πειραµατόζωα σε ειδικούς τροχούς µέσα στα κλουβιά. Γενετικές και αναπτυξιακές ανωµαλίες. εν είναι ξεκάθαρο αν δηµιουργούνται τέτοιες ανωµαλίες για SAR 1W/kg. Για παράδειγµα όµως πρέπει να αναφερθεί ότι έχει παρατηρηθεί 10% αλλαγή στον ρυθµό ανάπτυξης κάποιων ποικιλιών δηµητριακών που εκτίθονταν σε ακτινοβολία GHz χωρίς να δίνεται αντίστοιχη τιµή του SAR.Κάποιες δηµοσιεύσεις αναφέρονται σε επιδράσεις στην ενδοµήτρια ανάπτυξη των εµβρύων αλλά και στην µετά τον τοκετό ανάπτυξη των παιδιών των οποίων οι µητέρες εκτέθηκαν σε υψηλές τιµές Η/Μ ακτινοβολίας. Οι επιδράσεις αυτές εξηγήθηκαν ως οφειλόµενες στην τοπική άνοδο της θερµοκρασίας του σώµατος της µητέρας ως αποτέλεσµα της απορρόφησης Η/Μ ενέργειας και υπέρβασης των ορίων για τις µέγιστες επιτρεπτές τιµές του SAR. Τέλος, µε τον ίδιο τρόπο, δηλ. υπερβολική τοπική θέρµανση, εξηγήθηκαν και οι δυσλειτουργίες που παρατηρήθηκαν στους όρχεις. Βιολογικές αλληλεπιδράσεις υπό χρόνια Η/Μ έκθεση Επίσης και στην περίπτωση αυτή είναι ανεπαρκής η έρευνα λόγω κόστους αλλά και λόγω δυσκολίας στην αδιαµφισβήτητη εκλογή των σωστών παραµέτρων για χρόνια έκθεση. Παρόλα αυτά τα αποτελέσµατα των έως τώρα µελετών και πειραµάτων συµφωνούν στη διατύπωση ότι δεν υπάρχουν αξιοσηµείωτες στατιστικές µεταβολές από τις µέσες τιµές στην πρόσληψη τροφής και νερού ή την κινητικότητα των πειραµατόζωων, δεν µεταβλήθηκαν συνολικά τα αιµατολογικά χαρακτηριστικά τους και ούτε βρέθηκαν υπό κατάσταση στρες. Αλλαγή στην συµπεριφορά παρουσιαζόταν µόνο αµέσως µετά την παύση της έκθεσης στην ακτινοβολία και αυτό ερµηνεύτηκε ως προσπάθεια αντιµετώπισης της διαφοράς στο θερµικό φορτίο. Πειράµατα εξοµοίωσης του ανθρώπινου οργανισµού Έχουν γίνει προσπάθειες από ερευνητές να γίνουν θεωρητικοί υπολογισµοί του SAR χρησιµοποιώντας απλά θεωρητικά µοντέλα 33

34 που εξοµοιώνουν είτε το ανθρώπινο κεφάλι είτε ολόκληρο το σώµα. Στα στατιστικά ηλεκτροµαγνητικά µοντέλα τα οποία αναπτύχθηκαν, ευρέθηκε η κατανοµή του SAR σε συγκεκριµένα σηµεία του σώµατος (π.χ κεφάλι) και το αποτέλεσµα των αναλύσεων αυτών έδειξε ότι η προβλεπόµενη τιµή του SAR υπερβαίνει την µέση επιτρεπτή τιµή του όλου σώµατος. Αλληλεπιδράσεις της Η/Μ ακτινοβολίας έχουν επίσης αναφερθεί στο ανοσοποιητικό σύστηµα, στο νευρικό, στον αιµατοεγκεφαλικό φραγµό και το αιµατοποιητικό σύστηµα. Σε κάθε περίπτωση όµως οι αλληλεπιδράσεις µε τους βιολογικούς οργανισµούς παρατηρούνται για εντάσεις πεδίου που προκαλούν τιµές του SAR πολύ υψηλότερες από αυτές που έχουν τεθεί ως όρια ασφαλείας 2.3 Οι µηχανισµοί βιολογικών επιδράσεων Είναι σήµερα γενικά αποδεκτό ότι, ο συντονισµός της λειτουργίας του τεράστιου αριθµού κυττάρων τα οποία αποτελούν έναν οποιοδήποτε ζωντανό οργανισµό, επιτυγχάνεται µε την παραγωγή, από τα ίδια τα κύτταρα, ενός συστήµατος ηλεκτροµαγνητικών σηµάτων που στηρίζουν το σύστηµα ενδοεπικοινωνίας τους. Οι ζωντανοί ιστοί εκπέµπουν σύµφωνη ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία (δηλαδή φωτόνια της ίδιας φάσης), όπως εκείνη των λέιζερ. Τα κύτταρα, πριν το θάνατό τους, εκπέµπουν ένα κύκνειο άσµα µε την µορφή ενός ηλεκτροµαγνητικού παλµού ενηµερώνοντας, ίσως, το νευρικό σύστηµα, ή τα γειτονικά κύτταρα, ώστε να αποβληθούν και να αντικατασταθούν. Σύµφωνα µε την παλαιότερη αντίληψη, η λειτουργία του νευρικού συστήµατος στηρίζεται σε ηλεκτρονικούς παλµούς που µεταδίδονται µεταξύ των νευρικών κυττάρων, στηρίζοντας ένα σύστηµα σαν εκείνο του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Οι παλµοί των νευρικών κυττάρων είναι ισχυρότατοι, της τάξης των 1,5 MV/m. Η διαφορά δυναµικού V, εξάλλου, ανάµεσα στο εξωτερικό ηλεκτροθετικότερο τµήµα της κυτταρικής µεµβράνης και στο εσωτερικό ηλεκτραρνητικότερο τµήµα, ενώ είναι µικρή, περίπου 100 mv, αντιστοιχεί εντούτοις σε µια τεράστια ένταση ηλεκτρικού πεδίου, Ε, της τάξης των 50 MV/m, επειδή το πάχος 1 της κυτταρικής µεµβράνης είναι µόνον 5 nm (σύµφωνα µε τη σχέση E=V/1). Συµπερασµατικά, τα εσωτερικά πεδία του οργανισµού είναι τόσο ισχυρά, που θα έπρεπε να αποτελούν επαρκή ασπίδα των κυττάρων απέναντι στα εξωτερικά ηλεκτροµαγνητικά πεδία. Σύµφωνα µε τις σύγχρονες αντιλήψεις, ο εγκέφαλος λειτουργεί όχι όπως ένας ψηφιακός (δυαδικός) ηλεκτρονικός υπολογιστής αλλά σαν ένας εξαιρετικά σύνθετος, µη γραµµικός ταλαντωτής, που παράγει τα δικά του ηλεκτροµαγνητικά κύµατα χαµηλής συχνότητας (όπως εκείνα ανιχνεύονται στα εγκεφαλογραφήµατα) και τα χρησιµοποιεί για να ολοκληρώσει τις λειτουργίες του και να επεξεργαστεί σήµατα από τους αισθητήρες του (αισθήσεις). Έτσι, σήµατα εισόδου από τους αισθητήρες µετατρέπονται σε χωροχρονικές κυµατοµορφές συχνοτήτων χαρακτηριστικών του εγκεφάλου και στη συνέχεια αποθηκεύονται στα εγκεφαλικά κύτταρα. Όταν νέα σήµατα εισέρχονται, διεγείρουν τα εγκεφαλικά κύτταρα και, µέσα από φαινόµενα 34

35 συντονισµού µε τις ιδιοσυχνότητες του εγκεφάλου, αναδεικνύουν τις αποθηκευµένες κυµατοµορφές και συντελούν στην απόκτηση συνειδητής εµπειρίας. Το µη γραµµικό στοιχείο δεν µπορεί να είναι άλλο από την κυτταρική µεµβράνη, που θα µπορούσε να συµπεριφέρεται σαν µια κρυσταλλοδίοδος, µετατρέποντας εναλλασσόµενα πεδία (ac) σε συνεχή (dc) ή ενισχύοντάς τα, όπως γίνεται µε τους κοινούς ενισχυτές του εµπορίου. Έχει αποδειχθεί ότι το σύνολο των κυτταρικών µεµβρανών του εγκεφάλου µπορεί να θεωρηθεί ως µια µεγάλη µεµβράνη-σύστηµα ηλεκτρονικών δίπολων, που επηρεάζεται από την απουσία ή παρουσία ιόντων ασβεστίου. Η ισχυρή αυτή αλληλεπίδραση δίπολων και ιόντων αποτελεί το έναυσµα µη γραµµικών ταλαντώσεων µε συντονισµούς στην περιοχή των συχνοτήτων ELF (0-300Hz), οπότε η µεγαλοµεµβράνη λειτουργεί σαν ένας ενισχυτής ικανός να ενισχύσει οποιοδήποτε εξωτερικό πεδίο, που η συχνότητά του (ή κάποια αρµονική του) εµπίπτει στην περιοχή των ιδιοταλαντώσεών της. Για να τονιστεί η σηµασία του φαινοµένου, πρέπει να σηµειωθεί ότι τα µεγαλοµόρια του κυτταροπλάσµατος συγκρατούνται στις θέσεις τους µε τη βοήθεια ενός πλέγµατος πολυµερών αλυσίδων-νηµατίων, που η στερεότητά του εξασφαλίζεται από µόρια ασβεστίου. Το ασβεστούχο αυτό πλέγµα απουσιάζει από τα καρκινικά κύτταρα. Με την ακτινοβόληση, το πλέγµα αυτό καταρρέει και το πλεονάζον ασβέστιο αποβάλλεται από τα κύτταρα, προδιαθέτοντάς τα, ίσως, στην νεοπλασία. Μελατονίνη Η µελατονίνη είναι το βιολογικό µας ρολόι, µια ορµόνη που εκκρίνεται από την υπόφυση, τον µικρό αδένα που βρίσκεται στο κέντρο του εγκεφάλου και συνδέεται µέσω νευρικών συνάψεων µε τα οπτικά νεύρα. Μελατονίνη παράγουν και κύτταρα του αµφιβληστροειδή και της γαστρικής οδού. Όσο πέφτει η νύχτα, γεγονός που καταγράφεται µέσω του αµφιβληστροειδούς των µατιών µας, η συγκέντρωση µελατονίνης αυξάνεται προοδευτικά και κορυφώνεται στη διάρκεια του ύπνου, αποτελώντας έτσι έναν δείκτη των εναλλαγών του κύκλου φως-σκοτάδι για το νευρικό µας σύστηµα. Αντίθετα ο ρυθµός έκκρισής της στη διάρκεια της ηµέρας είναι πολύ µικρός και σταθερός, ενώ µια ξαφνική έκθεση στο φως, φαίνεται ότι αναστέλλει την παραγωγή της. Ο ανθρώπινος οργανισµός έχει ανάγκη εξίσου τον ήλιο και το σκοτάδι, ιδιαίτερα στα παιδιά, για να ρυθµίζεται φυσιολογικά η παραγωγή µελατονίνης και να συγχρονίζονται οι βιολογικές λειτουργίες µε βάση αυτό τον εναλλασσόµενο κύκλο. Η µελατονίνη επίσης, φαίνεται ότι είναι σηµαντικός αντιοξειδωτικός παράγοντας που σχετίζεται µε την κινητοποίηση του ανοσοποιητικού. Η µελατονίνη εισάγει τον παράγοντα χρόνο στην παθολογία, αναδεικνύοντας την σηµασία των βιορυθµών, που επηρεάζουν τις φυσιολογικές λειτουργίες. Στη διάρκεια του ύπνου για παράδειγµα, µεταβάλλεται η συχνότητα των καρδιακών παλµών και χαµηλώνει η θερµοκρασία του σώµατος. Η µελατονίνη εκκρίνεται από την επίφυση (φωτοαισθητήρας) κατά τη διάρκεια της νύχτας. Πολλά άτοµα είναι ευαίσθητα στις µεταβολές της µελατονίνης. Κάποιοι επιστήµονες αποδίδουν διάφορα καταθλιπτικά φαινόµενα που παρουσιάζονται στον άνθρωπο σε 35

36 συγκεκριµένες εποχές, στη δυσκολία κάποιων οργανισµών να προσαρµοστούν στις µεταβολές της µελατονίνης. Είναι πιθανόν η επίφυση να αντιδρά µε τον ίδιο τρόπο. Α) Στο φως πολλών φωτιστικών διατάξεων που προσοµοιάζει λιγότερο ή περισσότερο µε το ηλιακό φως. Β) Στα τεχνητά ηλεκτροµαγνητικά κύµατα (µη ιονίζουσες ακτινοβολίες) των διατάξεων εκποµπής. Αυτό προκάλεσε µεγάλη αναταραχή, ιδιαίτερα στις Η.Π.Α, διότι πάρα πολλοί άνθρωποι εργάζονται τη νύχτα σε χώρους όπου υπάρχει επιβάρυνση από µη ιονίζουσες ακτινοβολίες. Η αναταραχή, αυτή, είχε ως άµεση συνέπεια να κυκλοφορήσουν χάπια µελατονίνης τα οποία είχαν µεγάλη κατανάλωση. Η αυξηµένη όµως κατανάλωση χαπιών µελατονίνης, σύµφωνα µε προειδοποιήσεις των επιστηµόνων έχει δυσάρεστες συνέπειες για τον ανθρώπινο οργανισµό. Εργαστηριακές µελέτες βασιζόµενες σε πειράµατα που έγιναν σε ζωντανούς οργανισµούς έδειξαν ότι η µη ιονίζουσα ακτινοβολία καταστέλλει τη λειτουργία της επίφυσης, µειώνοντας έτσι τα ποσοστά µελατονίνης στον οργανισµό. Από εργαστηριακά πειράµατα έχει αποδειχθεί η ικανότητα της µελατονίνης να µειώσει την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων. Τα καρκινικά ιδιαίτερα κύτταρα του στήθους, έχουν υποδοχείς που αντιδρούν στη µελατονίνη, σε τέτοιο βαθµό, που η αφαίρεση επέφερε αύξηση των καρκινωµάτων στο στήθος. Αυτό, συµβαίνει, διότι η µελατονίνη οδηγεί σε αύξηση των οιστρογόνων και της προλακτίνης, που θεωρείται προωθητικός παράγοντας του καρκίνου του στήθους. Επειδή, όµως η µελατονίνη αποτρέπει µεταβολές στο µοριακό επίπεδο, πιθανόν ενδεχόµενη ελλειψή της να διευκολύνει την ανάπτυξη φαινοµένων όπως η στεφανιαία νόσος, το αλτσχάιµερ, το πάρκινσον. 2.4 Κινητά τηλέφωνα και επιδημιολογικές μελέτες Το φθινόπωρο του 2000, ξεκίνησε μία διεθνής επιδημιολογική έρευνα γνωστή ως INTERPHONE study με τη συμμετοχή 13 χωρών και σκοπό τη διερεύνηση της ενδεχόμενης συσχέτισης μεταξύ της τακτικής και μακροχρόνιας χρήσης των κινητών τηλεφώνων και της εμφάνισης καρκίνου του εγκεφάλου. Προσφάτως δημοσιευμένα αποτελέσματα από τη Βρετανία δεν μπόρεσαν να συσχετίσουν την τακτική χρήση κινητού τηλεφώνου με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου του εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα αυτών των αρχικών μελετών συμφωνούν με τις ήδη δημοσιευμένες έρευνες της Σουηδίας και της Δανίας. Αντιθέτως, η γερμανική έρευνα έδειξε αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης γλοιώματος μεταξύ των μακροχρόνιων χρηστών. κινητών τηλεφώνων (πάνω από μια δεκαετία). Επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων αυτής της ομάδας μπορεί να καταστεί εφικτή μόνο ύστερα από την ολοκλήρωση της επεξεργασίας των αποτελεσμάτων όλων των ερευνητικών ομάδων των 13 χωρών. Εκτεταμένες επιδημιολογικές έρευνες μελετούν την εμφάνιση του 36

37 ακουστικού νευρινώματος και τη συσχέτισή του με τη χρήση του κινητού τηλεφώνου. Το ακουστικό νευρίνωμα είναι ένας καλοήθης όγκος του ακουστικού νεύρου. Μπορεί να επηρεάσει την ακοή με συχνότητα εμφάνισης χαμηλότερη από ένα περιστατικό ανά ενήλικες κάθε χρόνο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα διαφόρων πρόσφατων επιδημιολογικών ερευνών, δεν υπάρχει ουσιαστικός κίνδυνος για ακουστικό νευρίνωμα κατά την πρώτη δεκαετία χρήσης του κινητού τηλεφώνου αλλά παρατηρείται αύξηση του κινδύνου μετά από χρήση του κινητού τηλεφώνου για περισσότερα από 10 χρόνια. 2.5 Αρχή λειτουργίας κινητής τηλεφωνίας Τα κινητά τηλέφωνα είναι χαμηλής ισχύος πομποδέκτες ραδιοκυμάτων, οι οποίοι με τη βοήθεια κατάλληλης ενσωματωμένης κεραίας και ηλεκτρονικού εξοπλισμού μετατρέπουν τη φωνή και τα ψηφιακά δεδομένα σε ραδιοκύματα και το αντίστροφο. Για την αποστολή αυτών των ραδιοκυμάτων από και προς το κινητό τηλέφωνο, χρησιμοποιούνται οι σταθμοί βάσης κινητών επικοινωνιών που αποτελούνται από κεραίες και ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Όταν κάποιος καλεί από το κινητό του τηλέφωνο, αυτό εκπέμπει ραδιοκύματα που διαδίδονται στον αέρα μέχρι να συναντήσουν κάποιο δέκτη στον πλησιέστερο σταθμό βάσης. Όταν ο σταθμός βάσης λάβει τα ραδιοκύματα που προέρχονται από το κινητό τηλέφωνο, λειτουργεί ως διακόπτης μεταγωγής και προωθεί την κλήση σε ένα άλλο σταθμό βάσης. Έτσι, η κλήση αποστέλλεται μέσω του δικτύου κινητής τηλεφωνίας στο σταθμό βάσης που βρίσκεται πλησιέστερα στον καλούμενο χρήστη. Στη συνέχεια, ο σταθμός βάσης εκπέμπει ραδιοκύματα που λαμβάνονται από το δέκτη (κινητό τηλέφωνο) του καλούμενου χρήστη, όπου τα ραδιοκύματα μετατρέπονται ξανά σε ήχο (φωνή). Σχήμα 2.1.Επικοινωνία κινητού με κεραία 37

38 Οι σταθερές κεραίες που χρησιμοποιούνται για τις ασύρματες τηλεπικοινωνίες αναφέρονται ως σταθμοί βάσης κυψελωτών επικοινωνιών ή πύργοι μετάδοσης κινητής τηλεφωνίας. Οι σταθμοί βάσης αποτελούνται από κεραίες και ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Λόγω της ανάγκης να βρίσκονται σε μεγάλο ύψος, οι κεραίες τοποθετούνται συνήθως πάνω σε στέγες πολυόροφων κτιρίων ή σε ειδικά κατασκευασμένους πυλώνες. Το τυπικό ύψος εγκαταστάσεων σταθμών βάσης κυμαίνεται μεταξύ 15 και 60 μέτρων. Τα σήματα τροφοδοτούνται μέσω καλωδίων προς τις κεραίες και, στη συνέχεια, εκπέμπονται ως ραδιοκύματα στην περιοχή ή την κυψέλη που περιβάλλει το σταθμό βάσης. Οι κεραίες που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση και λήψη σημάτων προς και από τους κινητούς χρήστες αποτελούνται από ορθογώνια πλαίσια, με διαστάσεις περίπου μέτρων (sector antenna). Εκτός από τις ανωτέρω κεραίες, που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία με τα κινητά τηλέφωνα, στους σταθμούς βάσης υπάρχουν και κεραίες σε Σχήμα κατόπτρου ή πιάτου (dish antenna), οι οποίες αποτελούν τερματικούς κόμβους μικροκυματικής σύνδεσης από σημείο σε σημείο και επικοινωνίας με άλλους σταθμούς βάσης για τη διασύνδεση του δικτύου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι σταθμοί βάσης συνδέονται μεταξύ τους με υπόγεια καλώδια αντί για μικροκυματικές συνδέσεις. Ανάλογα με τη θέση του σταθμού βάσης και το πλήθος των εξυπηρετούμενων χρηστών, οι σταθμοί βάσης μπορεί να απέχουν μεταξύ τους, από μερικές εκατοντάδες μέτρα, σε μεγάλες πόλεις, μέχρι μερικά χιλιόμετρα, σε αγροτικές περιοχές. Σχήμα 2.2.Κεραία Για την παροχή υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας σε εκατομμύρια χρήστες, κάθε χώρα χωρίζεται σε χιλιάδες ξεχωριστές γεωγραφικές περιοχές, γνωστές ως "κυψέλες". Ο σταθμός βάσης τοποθετείται σε κατάλληλη θέση εντός της κυψέλης, ώστε να εξασφαλίζει την πλήρη κάλυψή της και τη λειτουργία των κινητών τηλεφώνων με την απαραίτητη ποιότητα υπηρεσίας. Κάθε σταθμός βάσης διαχειρίζεται όλες τις κλήσεις των κινητών τηλεφώνων εντός της κυψέλης. Μερικές φορές, οι κυψέλες θεωρούνται εξαγωνικού 38

39 σχήματος σχηματίζοντας δομή κηρήθρας. Αυτό το σχήμα στην πράξη βέβαια είναι ακαθόριστο για τους εξής προφανείς λόγους Χαρακτηριστικά σημεία του ανάγλυφου του εδάφους όπως δένδρα λόφοι και κτίρια είναι δυνατών να εξασθενήσουν το σήμα Οι εταιρείες κινητής τηλεφωνίας δεν έχουν πάντα την δυνατότητα να τοποθετούν τους σταθμούς όπου επιθυμούν, διότι δεν είναι πάντα διαθέσιμες οι κατάλληλες θέσεις. Υπάρχει ανάγκη για μικρότερες κυψέλες εκεί που υπάρχει μεγάλη πυκνότητα χρηστών όπως στα κέντρα των πόλεων. Σχήμα 2.3. Κυψελιδωτό δίκτυο κινητής τηλεφωνίας Υπάρχουν όρια σχετικά με τη μέγιστη περιοχή κάλυψης των σταθμών βάσης διότι τα ραδιοκύματα εξασθενούν σημαντικά, καθώς διαδίδονται στον αέρα. Κεραίες με ικανές τιμές ισχύος εκπομπής, επιτρέπουν τη μετάδοση σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις. Όμως, πέραν των 35 χιλιομέτρων, ο χρόνος που απαιτείται για να μεταδοθούν τα σήματα μεταξύ των κινητών τηλεφώνων και των σταθμών βάσης GSM αυξάνεται αισθητά. Επίσης, οι σταθμοί βάσης έχουν μικρότερη χωρητικότητα σε σχέση με το μέγιστο αριθμό κλήσεων από κινητά τηλέφωνα που μπορούν να εξυπηρετήσουν ταυτόχρονα. Ο αριθμός των πομπών που εγκαθίστανται σε ένα σταθμό βάσης καθορίζει τη χωρητικότητα και ο αριθμός των χρηστών κινητών τηλεφώνων καθορίζει το επίπεδο της ζήτησης. Προσθέτοντας περισσότερους πομπούς αυξάνεται η χωρητικότητα ενός σταθμού βάσης. Όμως, υπάρχει περιορισμός στον αριθμό των πομπών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Λόγω των ανωτέρω περιορισμών, οι κυψέλες των σταθμών βάσης GSM έχουν μέγιστη διάσταση που κυμαίνεται από 1 εώς 10 χιλιόμετρα σε αγροτικές περιοχές και μερικές εκατοντάδες μέτρα σε αστικό περιβάλλον. Η αδιάκοπη ραδιοεπικοινωνία ενός χρήστη κινητού τηλεφώνου που διασχίζει τη χώρα επιτυγχάνεται με τη διαδοχική επικοινωνία του με τους σταθμούς βάσης που συναντά κατά τη διαδρομή του. Τα ραδιοκύματα δεν χρειάζεται ποτέ να μεταδοθούν σε 39

40 αποστάσεις μεγαλύτερες από μερικά χιλιόμετρα. Στην περίπτωση όπου οι σταθμοί βάσης είναι αραιά τοποθετημένοι, η κάλυψη του δικτύου δεν είναι ικανοποιητική και υπάρχει περίπτωση διακοπής της κλήσης, όταν ο χρήστης βρίσκεται σε κίνηση. Κάθε σταθμός βάσης μπορεί να εξυπηρετήσει μέχρι ένα μέγιστο αριθμό κλήσεων. Συνεπώς, αύξηση των χρηστών έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη αύξησης του πλήθους των σταθμών βάσης. Η αύξηση του πλήθους των σταθμών βάσης έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της απόστασης από το χρήστη. Επιπλέον, το κινητό τηλέφωνο είναι σχεδιασμένο ώστε να λειτουργεί σε διάφορα επίπεδα ισχύος και να χρησιμοποιεί μόνο την εκπεμπόμενη ισχύ που είναι απαραίτητη για την επικοινωνία με το δίκτυο εξασφαλίζοντας την απαιτούμενη ποιότητα ραδιοεπικοινωνίας με το σταθμό βάσης. Όσο εγγύτερα βρίσκεται ο χρήστης του κινητού τηλεφώνου στο σταθμό βάσης τόσο χαμηλότερη είναι η ισχύς εκπομπής του κινητού. Ανάλογα προς τη μείωση της ισχύος εκπομπής του κινητού μειώνεται καιη τιμή του SAR που δημιουργεί η συσκευή στο κεφάλι τουχρήστη. Συνεπώς, η πύκνωση του δικτύου σταθμών βάσης. 2.6 Δείκτης SAR Tα κινητά τηλέφωνα αποτελούν μια πιο εξελιγμένη μορφή των ασυρμάτων και των Walkie-Talkie που χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες. Πρόσφατα, η ευρεία τους διάδοση στο αγοραστικό κοινό, δημιούργησε σιγά σιγά και ανησυχίες σχετικά με τις επιδράσεις που μπορεί να έχει η χρήση τους. Προς το παρών, δεν υπάρχουν επιστημονικά τεκμηριωμένες έρευνες που να αποδεικνύουν ότι η χρήση κινητών τηλεφώνων έχει βλαβερή επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό. Παρόλα αυτά, οι χρήστες κινητών τηλεφώνων έχουν αρχίσει να παρακολουθούν με ενδιαφέρον τις σχετικές εξελίξεις. Τα ραδιοφωνικά κύματα χαμηλής συχνότητας (radio frequency, RF) που χρησιμοποιούν τα κινητά είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Κάθε μέρα εκτιθέμαστε σε τέτοιας μορφής ακτινοβολία που προέρχεται από φυσικές και ανθρώπινης κατασκευής πηγές (ραδιόφωνα, φούρνοι μικροκυμάτων, υπέρυθρες, ακτινογραφίες κτλ). Οι διάφορες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας διαφέρουν σε φυσικές ιδιότητες και επιδράσεις στον ανθρώπινο οργανισμό. Η ακτινογραφίες χρησιμοποιούν κύματα υψηλής συχνότητας και αποτελούν ιονισμένη μορφή ακτινοβολίας. Αυτή η μορφή είναι γνωστό ότι βλάπτει το γενετικό υλικό των κυττάρων και έχει βλαβερή επίδραση, σε μεγάλες δόσεις, στον άνθρωπο. Οι ακτινοβολίες χαμηλής συχνότητας, τις οποίες χρησιμοποιούν τα κινητά τηλέφωνα, καταλαμβάνουν την αντίθετη πλευρά του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και αποτελούν μη ιονισμένη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αυτή η μορφή, δεν έχει το μεγάλο ποσό της ενέργειας, που έχει η ιονισμένη, για να βλάψουν τα ανθρώπινα κύτταρα. Ο δείκτης SAR (Specific Absorbtion Rate) είναι ο δείκτης που χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή από τις Ευρωπαϊκές και Αμερικάνικες διοικητικές υπηρεσίες για τη μέτρηση της ποσότητας ραδιοκυμάτων (RF) που απορροφά ο ανθρώπινος οργανισμός κατά τη χρήση ενός κινητού τηλεφώνου. 40

41 Όλα τα κινητά τηλέφωνα, ελέγχονται πλέον στο υψηλότερο επίπεδο λειτουργίας και ισχύος τους σε συνθήκες εργαστηρίου. Πρακτικά, κατά την καθημερινή χρήση του κινητού, ο δείκτης SAR είναι αρκετά χαμηλότερος γιατί η συσκευή χρησιμοποιεί μόνο τόση ισχύ όσο απαιτείται για να επικοινωνήσει με τον κοντινότερο σταθμό του τηλεφωνικού δικτύου. Με άλλα λόγια, όσο πιο κοντά βρίσκεται το κινητό σε κάποιο base station τόσο λιγότερη ισχύς απαιτείται και μειώνεται το επίπεδο του SAR. Σχήμα 2.4. Επιδράσεις ακτινοβολίας στον άνθρωπο Ο δείκτης SAR μετριέται σε Watt ανά κιλό (W/kg) ανθρώπινου σώματος. Οι κρατικοί οργανισμοί των χωρών παγκοσμίως έχουν θέσει σαν όρια τιμές μεταξύ 1.6 και 2 W/kg. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση το όριο είναι 2 W/kg. Στην αγορά έχουν παρουσιαστεί διάφορα μικρά εξαρτήματα που λειτουργούν σαν "ασπίδες" κατά της ακτινοβολίας των κινητών. Οι κατασκευάστριες εταιρείες όμως δηλώνουν ότι κάποια από αυτά, αντί να επιτύχουν μείωση της ισχύς των κινητών προκαλούν ακριβώς το αντίθετο. Επειδή το κινητό "δυσκολεύεται" να "επικοινωνήσει" λόγω της ασπίδας με το σταθμό αναμετάδοσης, αυξάνει την ισχύ του και εκπέμπει περισσότερη ακτινοβολία. Προσωπικά εμπιστευόμαστε την επιστημονική κοινότητα, και πιστεύουμε ότι η έρευνα σχετικά με το θέμα θα συνεχιστεί και οι κρατικοί οργανισμοί, βασισμένοι σε επιστημονικές έρευνες θα προστατεύουν τους καταναλωτές. 2.7 Εκτίμηση επικινδυνότητας Η εκτίμηση της επικινδυνότητας των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων περιλαμβάνει τον καθορισμό των επιβλαβών επιπτώσεων στην υγεία των ανθρώπων ως συνέπεια της έκθεσης και, όπου είναι δυνατό, την παροχή ποσοτικών σχέσεων ανάμεσα στην έκθεση και τις επιπτώσεις. Τέτοιες σχέσεις μπορούν να υποδείξουν το μέγεθος της έκθεσης που είναι υπεύθυνο για την πρόκληση των επιπτώσεων και/ή την πιθανότητα εμφάνισης επιπτώσεων ως αποτέλεσμα της έκθεσης. Ένα αναπόσπαστο τμήμα της διαδικασίας εκτίμησης της επικινδυνότητας των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων είναι η εφαρμογή της προφύλαξης (η οποία κλίνει προς την πλευρά της "προστασίας") βασισμένη στη γνώση και την κατανόηση των πηγών αβεβαιότητας στα επιστημονικά δεδομένα. Οι οδηγίες έκθεσης θεσπίζονται με βάση την ύπαρξη τεκμηριωμένων επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία. Τα φυσικά μεγέθη, τα οποία οριοθετούνται διαφέρουν ανάλογα με την περιοχή συχνοτήτων, 41

42 δηλαδή ουσιαστικά ανάλογα με το βασικό μηχανισμό αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας με τον άνθρωπο. Τα επίπεδα αναφοράς δίνονται στα πρότυπα έκθεσης κυρίως για πρακτικούς λόγους, ώστε να είναι δυνατός ο προσδιορισμός των καταστάσεων εκείνων, οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε υπέρβαση των βασικών ορίων. Οι φυσικές ποσότητες που χρησιμοποιούνται στα επίπεδα αναφοράς είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου (E), η ένταση του μαγνητικού πεδίου (H), η πυκνότητα μαγνητικής ροής (B), η πυκνότητα ροής ισχύος (S) και η πυκνότητα ρεύματος (J). Σε κάθε κατάσταση έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία η μετρούμενη ή υπολογιζόμενη τιμή του αντίστοιχου φυσικού μεγέθους μπορεί να συγκριθεί με το κατάλληλο για τη συχνότητα επίπεδο αναφοράς. Η συμβατότητα των μετρήσεων ή υπολογισμών με τα επίπεδα αναφοράς συνεπάγεται ότι ικανοποιούνται και οι βασικοί περιορισμοί. Αντίθετα η υπέρβαση των επιπέδων αναφοράς δε συνεπάγεται αυτόματη υπέρβαση των βασικών περιορισμών. Απλά δηλώνει ότι πρέπει να υπάρξει περαιτέρω έλεγχος σχετικά με την ικανοποίηση των βασικών περιορισμών. Μέσα στο γενικό πλαίσιο της προστασίας από την έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία συμπεριλαμβάνεται και ο έλεγχος συμμόρφωσης μιας πηγής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με τις οδηγίες έκθεσης σε κάθε θέση. Σχήμα 2.5. Επίδραση ακτινοβολίας από κινητό Αυτό το είδος του προτύπου απαιτεί τη μέτρηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας επί τόπου. Στην πραγματικότητα η συμμόρφωση με τις οδηγίες έκθεσης απαιτεί την εύρεση του σημείου μέγιστης έκθεσης, κάτι που δεν είναι πάντα εφικτό. 42

43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ ΚΑΙ ΟΡΙΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΘΕΣΗ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ 43

44 3.1 Οδηγίες και πολιτικές Στην Εικόνα φαίνεται παραστατικά η διαφοροποίηση του SAR σε σχέση με το μέσο SAR για ολόσωμη έκθεση. Οι μετρήσεις έγιναν για πυκνότητα ισχύος 10mW/cm2, με το ηλεκτρικό πεδίο Ε παράλληλο στο μεγάλο άξονα του σώματος, με μέσο SAR=1 και με L/λ=0,417, όπου L είναι το ύψος του σώματος και λ το μήκος κύματος της ακτινοβολίας. Σχήμα 3.1 Ολόσωμη έκθεση ακτινοβολίας στον άνθρωπο Σε όλο τον κόσμο, διεθνείς οργανισμοί και χώρες έχουν προχωρήσει στη θέσπιση ορίων αποδεκτής έκθεσης του γενικού πληθυσμού και των εργαζομένων σε μη ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Οι περισσότερες χώρες στην Ευρώπη και αλλού χρησιμοποιούν τις οδηγίες έκθεσης από τη Διεθνή Επιτροπή για την Προστασία από τη Μη Ιοντίζουσα Ακτινοβολία (International Commissionon Non-Ionizing Radiation Protection-ICNIRP). Ο μη κυβερνητικός αυτός οργανισμός, που αναγνωρίζεται επισήμως από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας ( World Health Organization - WHO), αποτιμά τα επιστημονικά αποτελέσματα στους τομείς της επιδημιολογίας, της ιατρικής, της βιολογίας, της φυσικής και της μηχανικής σε όλο τον κόσμο Η ICNIRP ανακοινώνει οδηγίες που προτείνουν όρια για την έκθεση,τα οποία αναθεωρούνται και ενημερώνονται περιοδικά,όταν κρίνεται απαραίτητο. Οι πλέον πρόσφατες οδηγίες της ICNIRP δημοσιεύτηκαν το 1998 και έχουν υιοθετηθεί από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή Τυποποίησης CENELEC (Commission Europeen de Normalisation Electrotechnique) και το 44

45 Ευρωπαϊκό Συμβούλιο κατά τη σύνταξη του ισχύοντος προτύπου για την έκθεση σε ηλε- κτρομαγνητικά πεδία. Οι οδηγίες της ICNIRP αποτελούν τη βάση και της ελληνικής νομοθεσίας για την προστασία του κοινού από την έκθεση στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Πού βασίζονται οι οδηγίες 1. Οι οδηγίες της ICNIRP για την έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία καλύπτουν το εύρος συχνοτήτων της μη ιονίζουσας ακτινοβολίας από 0 μέχρι 300 GHz. 2. Βασίζονται σε διεξοδικές επισκοπήσεις όλης της δημοσιευμένης επιστημονικής βιβλιογραφίας. Τα όρια αποδεκτής έκθεσης έχουν καθοριστεί με βάση αποτελέσματα σχετικά με τη βραχυπρόθεσμη έντονη έκθεση και όχι τη μακροπρόθεσμη έκθεση, διότι η διαθέσιμη επιστημονική πληροφορία για τα μακροπρόθεσμα αποτελέσματα της έκθεσης σε χαμηλής έντασης ηλεκτρομαγνητικά πεδία θεωρείται ανεπαρκής για τη θέσπιση ποσοτικών ορίων. Σε συχνότητες υψηλότερες του 1MHz, η θέσπιση ορίων αποδεκτής έκθεσης αποσκοπεί αποκλειστικά στην αποφυγή των θερμικών αποτελεσμάτων των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Ποια είναι τα διεθνή όρια που έχουν θεσπιστεί για την προστασία από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία; Σύμφωνα με τις οδηγίες της ICNIRP, προτείνεται ένα σύστημα δύο επιπέδων ως προς τα όρια επιτρεπτής έκθεσης: χαμηλότερα όρια για το γενικό πληθυσμό και υψηλότερα για τους επαγγελματικά ασχολούμενους σε χώρους έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, καθώς οι δεύτεροι έχουν γνώση των κινδύνων και μπορούν να λάβουν τα ενδεικνυόμενα μέτρα προστασίας. Επιπλέον, ορίζονται βασικοί περιορισμοί που αφορούν σε δοσιμετρικά μεγέθη αλλά και αντίστοιχα επίπεδα αναφοράς για τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία τα οποία μπορούν εύκολα να μετρηθούν. Επισημαίνεται ότι για τη διατύπωση των βασικών περιορισμών έχει υιοθετηθεί ένας παράγοντας ασφάλειας (10 ως και 50), ο οποίος αντιπροσωπεύει την αβεβαιότητα εκτίμησης του ορίου εμφάνισης επιβλαβών επιπτώσεων στην υγεία. Το βασικό μέγεθος για την ποσοτικοποίηση των θερμικών επιδράσεων είναι ο Ρυθμός Ειδικής Απορρόφησης (SAR). H θέσπιση ορίων αποδεκτής έκθεσης από τη CENELEC και άλλες επιτροπές τυποποίησης για ολόσωμη έκθεση σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει βασιστεί στην πρόληψη διαταραχών της συμπεριφοράς που παρατηρούνται σε ζώα κατά την έκθεσή τους σε χαμηλά επίπεδα ακτινοβολίας. Ο όρος «διαταραχές συμπεριφοράς» αναφέρεται στην τάση των ζώων να σταματούν την εκτέλεση μιας πολύπλοκης γνωσιακής λειτουργίας όταν εκτίθενται σε συγκεκριμένα επίπεδα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Πρόκειται για θερμική επίδραση που παρατηρείται για Ρυθμό Ειδικής Απορρόφησης ίσο με 4 W/kg σωματικού βάρους, υπολογισμένο ως μέση τιμή σε ολόκληρο το σώμα. Για να συμπεριλάβει επιστημονικές αβεβαιότητες, αυτό το επίπεδο κατωφλίου μειώθηκε περαιτέρω για να προκύψουν οι τιμές των ορίων για την ανθρώπινη έκθεση (βασικοί 45

46 περιορισμοί). Υιοθετώντας ένα συντελεστή ασφαλείας ίσο με 10, καθορίστηκε η μέγιστη επιτρεπτή τιμή του Ρυθμού Ειδικής Απορρόφησης για τον άνθρωπο (επαγγελματική έκθεση) σε 0.4 W/kg και θέτοντας έναν επιπλέον συντελεστή ασφαλείας ίσο με 5 για το γενικό πληθυσμό καθορίστηκε αντίστοιχη μέγιστη τιμή του Ρυθμού Ειδικής Απορρόφησης ίση με 0.08W/kg, υπολογισμένη ως μέση τιμή για ολόκληρο το σώμα και για χρονικό διάστημα μέτρησης 6 λεπτών (Πίνακας 1).Με παρόμοιο σκεπτικό, προέκυψαν αντίστοιχα όρια για τον περιορισμό της έκθεσης τμημάτων του ανθρώπινου σώματος σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία ΡΣ [Πίνακας 3.1] Βασικοί περιορισμοί για το γενικό πληθυσμό και τους εργαζομένους σε συνήθεις εφαρμογές ασυρμάτων δικτύων Πίνακας 3.1 Όρια ακτινοβολίας στο ανθρώπινο σώμα Οι βασικοί περιορισμοί που προτείνονται από την ICNIRP για το γενικό πληθυσμό και τους εργαζόμενους για τις συνήθεις εφαρμογές ασυρμάτων δικτύων φαίνονται στον Πίνακα 3.1, όπου οι τιμές του SAR υπολογίζονται ως μέση τιμή σε μάζα 10 g συνεχούς ιστού και για διάστημα μέτρησης 6 λεπτών.για τις περιπτώσεις όπου δεν είναι δυνατή η απευθείας εκτίμηση της απορροφούμενης ισχύος από τους ιστούς, ορίζονται από την ICNIRP επίπεδα αναφοράς που αντιστοιχούν σε μεγέθη, τα οποία μπορούν εύκολα να μετρηθούν, όπως είναι η ένταση του ηλεκτρικού ή του μαγνητικού πεδίου ή η πυκνότητα ισχύος. Ο υπολογισμός των πεδίων αναφοράς από τους αντίστοιχους βασικούς περιορισμούς έχει πραγματοποιηθεί με την υπόθεση μέγιστης σύζευξης του ανθρωπίνου σώματος με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (δυσμενέστερη περίπτωση). Τα επίπεδα αναφοράς που προτείνονται από την ICNIRP για το γενικό πληθυσμό και τους εργαζόμενους για τις συνήθεις εφαρμογές ασυρμάτων δικτύων φαίνονται στον [Πίνακα 3.2] Επίπεδα αναφοράς για το γενικό πληθυσμό και τους εργαζομένους σε συνήθεις εφαρμογές ασυρμάτων δικτύων 46

47 Πίνακας 3.2 Προτεινόμενα όρια από την ICNIRP Τα όρια (επίπεδα αναφοράς) που προτείνονται από την ICNIRP διαφοροποιούνται με τη συχνότητα της ακτινοβολίας ΡΣ. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η απορρόφηση ενέργειας ΡΣ από ολόκληρο το ανθρώπινο σώμα εξαρτάται από τη συχνότητα του σήματος ΡΣ. Τα πλέον αυστηρά όρια για ολόσωμη έκθεση αντιστοιχούν στο εύρος συχνοτήτων ΜΗz, όπου το ανθρώπινο σώμα απορροφά περισσότερο την ενέργεια ΡΣ. Για συσκευές που συμβάλλουν μόνο στην έκθεση τμήματος του σώματος, όπως τα κινητά τηλέφωνα, καθορίζονται τα όρια έκθεσης μόνο με βάση τον SAR. Ο επαγγελματικά εκτιθέμενος πληθυσμός αποτελείται από ενήλικες εργαζόμενους οι οποίοι, γενικά, είναι ενημερωμένοι για την ύπαρξη των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και τις επιπτώσεις τους. Οι εργαζόμενοι εκπαιδεύονται ώστε να γνωρίζουν τον πιθανό κίνδυνο και να λαμβάνουν τις απαραίτητες προφυλάξεις. Αντίθετα, ο γενικός πληθυσμός αποτελείται από άτομα όλων των ηλικιών με κυμαινόμενη κατάσταση υγείας, τα οποία σε πολλές περιπτώσεις δεν γνωρίζουν ότι εκτίθενται σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Επιπλέον, οι εργαζόμενοι εκτίθενται τυπικά μόνο κατά τη διάρκεια της εργάσιμης ημέρας 47

48 (συνήθως 8 ώρες την ημέρα), ενώ ο γενικός πληθυσμός μπορεί να είναι εκτεθειμένος μέχρι και 24 ώρες την ημέρα. Αυτοί είναι οι θεμελιώδεις λόγοι που οδήγησαν σε περισσότερο αυστηρούς περιορισμούς έκθεσης για το γενικό πληθυσμό σε σχέση με τον επαγγελματικά εκτιθέμενο πληθυσμό. 3.2 Τι ισχύει στην Ελλάδα Στην Ελλάδα, οι δύο Νόμοι που έχουν σχέση με την προστασία του κοινού από μη ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι η Κοινή Υπουργική Απόφαση υπ' αριθ /3839, «Μέτρα προφύλαξης του κοινού από τη λειτουργία κεραιών εγκατεστημένων στην ξηρά», (ΦΕΚ 1105/Β/ ) και ο Νόμος 3431/2006 «Περί ηλεκτρονικών επικοινωνιών και άλλες διατάξεις», (ΦΕΚ 13/Α/ ,Άρθρο 31). Σύμφωνα με τον Νόμο 3431/2006, γύρω από κάθε κατασκευή κεραίας που εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δεν θα πρέπει να υπάρχουν χώροι προσπελάσιμοι από το γενικό πληθυσμό, στους οποίους τα επίπεδα έκθεσης υπερβαίνουν το 70% των ορίων της ICNIRP. Επιπλέον, σε περίπτωση εγκατάστασης κατασκευής κεραίας σε απόσταση μικρότερη από 300 μέτρα από την περίμετρο κτιριακών εγκαταστάσεων βρεφονηπιακών σταθμών, σχολείων, γηροκομείων και νοσοκομείων, τα επίπεδα έκθεσης του κοινού απαγορεύεται να υπερβαίνουν το 60% των ορίων της ICNIRP. Δηλαδή εφαρμόζονται ακόμα αυστηρότερα όρια σε σχέση με αυτά που ορίζονται από την ICNIRP, όπως φαίνεται στον [Πίνακα 3.3] Επίπεδα αναφοράς, σύμφωνα με την ελληνική νομοθεσία, για το γενικό πληθυσμό σε συνήθεις εφαρμογές ασυρμάτων δικτύων. Τα επίπεδα αναφοράς που ισχύουν στην Ελλάδα αντιστοιχούν στο 70% (60%) των ορίων της ICNIRP. Πίνακας 3.3 Όρια που ισχύουν στην Ελλάδα Η Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ) είναι ο αρμόδιος φορέας για τον έλεγχο της τήρησης των ορίων έκθεσης του ανθρώπινου κοινού σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Οι έλεγχοι για τη μέτρηση της ακτινοβολίας πραγματοποιούνται από την ΕΕΑΕ ή από εξουσιοδοτημένους από αυτήν φορείς. Όσον αφορά στις τερματικές συσκευές, η ICNIRP έχει θεσπίσει ως όριο SAR από τα κινητά τηλέφωνα στο κεφάλι την τιμή 2 W ανά χιλιόγραμμο μάζας, όταν λαμβάνεται ο μέσος όρος σε 10 γραμμάρια μάζας 48

49 συνεχούς ιστού στο κεφάλι για μία περίοδο 6 λεπτών. Αυτό το όριο έχει υιοθετήσει και η Ευρωπαϊκή Ένωση και κατά συνέπεια και η Ελλάδα [Πίνακας 3.4]. Πίνακας 3.4 Όρια τερματικών συσκευών Συγκεκριμένα, η κοινοτική οδηγία στο άρθρο 99/5/ΕΚ για Ραδιοεξοπλισμό και Τηλεπικοινωνιακό Τερματικό Εξοπλισμό (ΡΤΤΕ), που έχει μεταφερθεί στην Ελληνική νομοθεσία με το ΠΔ 44/2002,θέτει έμφαση στην υγεία και ασφάλεια του χρήστη, απαιτώντας συμμόρφωση με τις θεμελιώδεις απαιτήσεις του άρθρου 3.1α.Κάθε συσκευή που κυκλοφορεί στην Ευρωπαϊκή Ένωση συμμορφώνεται με την ανωτέρω οδηγία, φέρει τη σήμανση CE και, επιπλέον στα συνοδευτικά έγγραφα υπάρχει η δήλωση συμμόρφωσης του κατασκευαστή. 3.3 Έκθεση στην ακτινοβολία των σταθμών βάσης Οι σταθερές κεραίες που χρησιμοποιούνται για τις ασύρματες τηλεπικοινωνίες αναφέρονται ως σταθμοί βάσης κυψελωτών επικοινωνιών ή πύργοι μετάδοσης κινητής τηλεφωνίας. Οι σταθμοί βάσης αποτελούνται από κεραίες και ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Λόγω της ανάγκης να βρίσκονται σε μεγάλο ύψος,οι κεραίες τοποθετούνται συνήθως πάνω σε στέγες πολυόροφων κτιρίων ή σε ειδικά κατασκευασμένους πυλώνες. Το τυπικό ύψος εγκαταστάσεων σταθμών βάσης κυμαίνεται μεταξύ 15 και60 μέτρων. Τα σήματα τροφοδοτούνται μέσω καλωδίων προς τις κεραίες και, στη συνέχεια, εκπέμπονται ως ραδιοκύματα στην περιοχή ή την κυψέλη που περιβάλλει το σταθμό βάσης.οι κεραίες που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση και λήψη σημάτων προς και από τους κινητούς χρήστες αποτελούνται από ορθογώνια πλαίσια, με διαστάσεις περίπου μέτρων (sector antenna). Εκτός από τις ανωτέρω κεραίες, που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία με τα κινητά τηλέφωνα, στους σταθμούς βάσης υπάρχουν και κεραίες σε σχήμα κατόπτρου ή πιάτου (dishantenna), οι οποίες αποτελούν 49

50 τερματικούς κόμβους μικροκυματικής σύνδεσης από σημείο σε σημείο και επικοινωνίας με άλλους σταθμούς βάσης για τη διασύνδεση του δικτύου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι σταθμοί βάσης συνδέονται μεταξύ τους με υπόγεια καλώδια αντί για μικροκυματικές συνδέσεις.ανάλογα με τη θέση του σταθμού βάσης και το πλήθος των εξυπηρετούμενων χρηστών, οι σταθμοί βάσης μπορεί να απέχουν μεταξύ τους, από μερικές εκατοντάδες μέτρα, σε μεγάλες πόλεις, μέχρι μερικά χιλιόμετρα, σε αγροτικές περιοχές. Σχήμα 3.2 Χαρακτηριστικός σταθμός βάσης Για την παροχή υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας σε εκατομμύρια χρήστες, κάθε χώρα χωρίζεται σε χιλιάδες ξεχωριστές γεωγραφικές περιοχές, γνωστές ως "κυψέλες". Ο σταθμός βάσης τοποθετείται σε κατάλληλη θέση εντός της κυψέλης, ώστε να εξασφαλίζει την πλήρη κάλυψή της και τη λειτουργία των κινητών τηλεφώνων με την απαραίτητη ποιότητα υπηρεσίας. Κάθε σταθμός βάσης διαχειρίζεται όλες τις κλήσεις των κινητών τηλεφώνων εντός της κυψέλης. Μερικές φορές, οι κυψέλες θεωρούνται εξαγωνικού σχήματος σχηματίζοντας δομή κηρήθρας, αν και στην πράξη το σχήμα τους ενδέχεται να είναι ακαθόριστο για τους εξής λόγους: 1] Χαρακτηριστικά του ανάγλυφου του εδάφους, όπως δένδρα, λόφοι και κτίρια, μπορούν να εμποδίσουν ή να εξασθενήσουν τα ραδιοκύματα. 2] Οι εταιρείες κινητής τηλεφωνίας δεν έχουν πάντα τη δυνατότητα να τοποθετούν τους σταθμούς βάσης όπου επιθυμούν, διότι δεν είναι πάντα διαθέσιμες οι κατάλληλες θέσεις. 3] Μικρότερες κυψέλες είναι απαραίτητες όπου υπάρχει υψηλή πυκνότητα χρηστών, όπως στα κέντρα των πόλεων. 50

51 Σχήμα 3.3 Κυψελωτό δίκτυο 3.4 Δομή του κυψελωτού δικτύου Υπάρχουν όρια σχετικά με τη μέγιστη περιοχή κάλυψης των σταθμών βάσης διότι τα ραδιοκύματα εξασθενούν σημαντικά, καθώς διαδίδονται στον αέρα. Κεραίες με ικανές τιμές ισχύος εκπομπής, επιτρέπουν τη μετάδοση σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις. Όμως, πέραν των 35 χιλιομέτρων, ο χρόνος που απαιτείται για να μεταδοθούν τα σήματα μεταξύ των κινητών τηλεφώνων και των σταθμών βάσης GSM αυξάνεται αισθητά.επίσης, οι σταθμοί βάσης έχουν μικρότερη χωρητικότητα σε σχέση με το μέγιστο αριθμό κλήσεων από κινητά τηλέφωνα που μπορούν να εξυπηρετήσουν ταυτόχρονα. Ο αριθμός των πομπών που εγκαθίστανται σε ένα σταθμό βάσης καθορίζει τη χωρητικότητα και ο αριθμός των χρηστών κινητών τηλεφώνων καθορίζει το επίπεδο της ζήτησης. Προσθέτοντας περισσότερους πομπούς αυξάνεται η χωρητικότητα ενός σταθμού βάσης. Όμως, υπάρχει περιορισμός στον αριθμό των πομπών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Λόγω των ανωτέρω περιορισμών, οι κυψέλες των σταθμών βάσης GSM έχουν μέγιστη διάσταση που κυμαίνεται από 1 εώς 10 χιλιόμετρα σε αγροτικές περιοχές και μερικές εκατοντάδες μέτρα σε αστικό περιβάλλον. Η αδιάκοπη ραδιοεπικοινωνία ενός χρήστη κινητού τηλεφώνου που διασχίζει τη χώρα επιτυγχάνεται με τη διαδοχική επικοινωνία του με τους σταθμούς βάσης που συναντά κατά τη διαδρομή του. Τα ραδιοκύματα δεν χρειάζεται ποτέ να μεταδοθούν σε αποστάσεις μεγαλύτερες από μερικά χιλιόμετρα. Στην περίπτωση όπου οι σταθμοί βάσης είναι αραιά τοποθετημένοι, η κάλυψη του δικτύου δεν είναι ικανοποιητική και υπάρχει περίπτωση διακοπής της κλήσης, όταν ο χρήστης βρίσκεται σε κίνηση. Κάθε σταθμός βάσης μπορεί να εξυπηρετήσει μέχρι ένα μέγιστο αριθμό κλήσεων. Συνεπώς, αύξηση των χρηστών έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη αύξησης του πλήθους των σταθμών βάσης. Η αύξηση του πλήθους των σταθμών βάσης έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της απόστασης από το χρήστη. Επιπλέον, το κινητό τηλέφωνο είναι σχεδιασμένο ώστε να λειτουργεί σε διάφορα επίπεδα ισχύος και να 51

52 χρησιμοποιεί μόνο την εκπεμπόμενη ισχύ που είναι απαραίτητη για την επικοινωνία με το δίκτυο εξασφαλίζοντας την απαιτούμενη ποιότητα ραδιοεπικοινωνίας με το σταθμό βάσης. Όσο εγγύτερα βρίσκεται ο χρήστης του κινητού τηλεφώνου στο σταθμό βάσης τόσο χαμηλότερη είναι η ισχύς εκπομπής του κινητού. Ανάλογα προς τη μείωση ισχύος εκπομπής του κινητού μειώνεται και η τιμή του SAR που δημιουργεί η συσκευή στο κεφάλι του χρήστη. Συνεπώς, η πύκνωση του δικτύου σταθμών βάσης κινητής τηλεφωνίας έχει ως αποτέλεσμα την ελάττωση της εκπεμπόμενης ισχύος από τα κινητά τηλέφωνα, αφού στην περίπτωση αυτή, γίνεται εκπομπή της ελάχιστης δυνατής ισχύος για τη λειτουργία της συσκευής. 3.5 Τύποι σταθμών βάσης Υπάρχουν διάφοροι τύποι σταθμών βάσης, οι οποίοι χρησιμοποιούνται από τις εταιρείες κινητής τηλεφωνίας και δεν κατηγοριοποιούνται αυστηρά σε σταθμούς βάσης μακροκυψελών (macrocell), μικροκυψελών (microcell) και πικοκυψελών (picocell). Η κατηγοριοποίηση βασίζεται περισσότερο στο σκοπό της τοποθέτησης παρά σε τεχνικούς περιορισμούς, όπως η ισχύς εκπομπής ή το ύψος των κεραιών. Οι σταθμοί βάσης μακροκυψελών παρέχουν την κύρια υποδομή για το δίκτυο των κινητών επικοινωνιών και οι κεραίες τους τοποθετούνται συνήθως σε επαρκές ύψος ώστε να γίνονται ορατές σε όλη την περιβάλλουσα γεωγραφική περιοχή. Μερικά παραδείγματα σταθμών βάσης μακροκυψελών φαίνονται στο Σχήμα. Σχήμα 3.4 Τυπικοί σταθμοί βάσης Μερικές περιοχές της χώρας διαθέτουν δύο επίπεδα κάλυψης του δικτύου: με σταθμούς βάσης μακροκυψελών (με κεραίες εγκατεστημένες ψηλά σε πυλώνες ή σε στέγες κτιρίων) και με σταθμούς βάσης μικροκυψελών, των οποίων οι κεραίες είναι εγκατεστημένες πολύ χαμηλότερα και κοντά στο επίπεδο του δρόμου, όπου η χρήση του κινητού τηλεφώνου έχει υψηλότερη ζήτηση. Οι κεραίες μικροκυψελών είναι πολύ μικρότερες από τις κεραίες μακροκυψελών και μπορούν εύκολα να αναγνωριστούν ως χαρακτηριστικά του κτιρίου. Επίσης, σταθμοί βάσης μικροκυψελών χρησιμοποιούνται για να 52

53 ενισχύσουν τη χωρητικότητα σε περιοχές όπως αεροδρόμια,σιδηροδρομικοί σταθμοί και εμπορικά κέντρα. Μερικές φορές σταθμοί βάσης πικοκυψελών χρησιμοποιούνται για την παροχή κάλυψης στο εσωτερικό κτιρίων. 3.6 Εκπομπές από τους σταθμούς βάσης Οι σταθμοί βάσης σε περιοχές με χαμηλή χρήση κινητών τηλεφώνων μπορούν να έχουν μόνο έναν πομπό συνδεδεμένο με τις κεραίες τους, οπότε μεταδίδουν μόνο σε μία συχνότητα. Οι σταθμοί βάσης σε πολυσύχναστες περιοχές μπορούν να έχουν περισσότερους από 10 πομπούς, οι οποίοι συνδέονται με τις κεραίες τους επιτρέποντας την ταυτόχρονη μετάδοση σε διαφορετικές συχνότητες και την εξασφάλιση επικοινωνίας με πολλά κινητά τηλέφωνα. Η ισχύς εκπομπής κάθε πομπού σταθμού βάσης ρυθμίζεται ώστε να επιτρέπει τη χρήση των κινητών τηλεφώνων μέσα στην περιοχή την οποία καλύπτει ο σταθμός βάσης και όχι εκτός της περιοχής αυτής. Για την κάλυψη μεγαλύτερων κυψελών καθώς και για την κάλυψη κυψελών με δύσκολο ανάγλυφο εδάφους χρειάζονται υψηλότερες τιμές ισχύος. Στους σταθμούς βάσης με μεγαλύτερη χωρητικότητα, οι οποίοι διαθέτουν πολλαπλούς πομπούς, η ισχύς εξόδου μεταβάλλεται με το χρόνο και με το πλήθος των τηλεφωνικών κλήσεων που διαχειρίζονται. Σε σύγκριση με άλλους πομπούς ραδιοκυμάτων, όπως για παράδειγμα τους ραδιοτηλεοπτικούς πομπούς, τα επίπεδα ακτινοβολούμενης ισχύος είναι σημαντικά χαμηλότερα. 3.7 Τυπικά επίπεδα ισχύος σταθμών βάσης κινητής τηλεφωνίας και ραδιοτηλεοπτικών πομπών Στον Πίνακα 3.5 παρουσιάζονται χαρακτηριστικά επίπεδα ισχύος για τη λειτουργία των σταθμών βάσης κινητής τηλεφωνίας συγκριτικά με τα αντίστοιχα των ραδιοτηλεοπτικών πομπών. Πίνακας 3.5 Όρια κινητής τηλεφωνίας και ραδιοτηλεοπτικών πομπών 53