Przegląd literatury

Powszechnie uważa się, że pola elektromagnetyczne nie są rejestrowane żadnymi zmysłami człowieka. Z tego powodu bardzo często traktowane są jako czynnik środowiskowy niezwykle tajemniczy i groźny dla życia i zdrowia człowieka. W pewnych rzeczywistych sytuacjach możliwe jest bezpośrednie odczuwanie pól elektromagnetycznych. Przykładowo w silnych polach

magnetycznych lub elektrycznych małych częstotliwości (kilkanaście do kilkudziesięciu Hz) człowiek może odczuwać wrażenia wzrokowe, tzw. magnetofosfeny i elektrofosfeny.

W impulsowych polach mikrofalowych możliwe jest odczuwania wrażeń słuchowych, tzw. zjawisko Frey'a (Karpowicz 2007). Badania skutków zdrowotnych ekspozycji na pola o różnych częstotliwościach dotyczą różnych funkcji organizmu, jak m.in.:

 funkcjonowania układu sercowo-naczyniowego;

 warunków pobudzenie nerwów i mięśni prądami indukowanymi, wywołania wrażeń słuchowych lub wzrokowych;

 warunków wywołania lokalnego przegrzania tkanek wskutek absorpcji pola w organizmie lub przepływu prądów kontaktowych oraz jego skutków krótkoterminowych i odległych;

 ryzyka zachorowania na choroby nowotworowe, m.in. białaczki, nowotwory mózgu i piersi;

 zaburzeń neurologicznych, m.in. choroby Parkinsona i Alzheimera, aktywności mózgu, procesów pamięciowych;

 podrażnień oczu i zmętnienia soczewek;

 dolegliwości subiektywnych, takich jak: zaburzenia snu, drażliwość nerwowa, osłabienie ogólne, bóle głowy, szybkie męczenie się, ospałość;

 zaburzeń hormonalnych, zaburzeń płodności, rozwoju potomstwa;

 zmian skórnych;

 nadwrażliwości na pola elektromagnetyczne (Kiciński, Żera 2002)

Skutki oddziaływania pola elektromagnetycznego na człowieka można podzielić na skutki termiczne i pozatermiczne. Skutki termiczne to przede wszystkim wzrost temperatury tkanek, na które oddziałuje energia pola. Jest to jeden z najlepiej zbadanych efektów oddziaływania promieniowania na organizm narażony na wpływ pola. W czasie ekspozycji na promieniowanie część energii zostaje pochłonięta i zamieniona na ciepło. Obserwuje się 3 fazy tego zjawiska. Początkowa to szybki wzrost temperatury o 1-2 Kelwiny, później następuje utrzymanie się temperatury przez pewien czas na tym samym poziomie, a następnie ponowny, gwałtowny, szybki wzrost temperatury, czasami prowadzący do koagulacji tkanek. Zjawisko to znalazło zastosowanie w medycynie i jest wykorzystywane m. in.

do rozgrzewania głąbiej leżących okolic organizmu. Diatermia krótkofalowa jest metodą, która wykorzystuje pole elektromagnetyczne o częstotliwości ok. 27 MHz oddziaływujące na tkanki przekazując im swoją energię, która jest zamieniana w nich w ciepło (np. w celu wywołania przekrwienia). Kształt elektrod oraz częstotliwość mają wpływ na głębokość tego oddziaływania.

Metoda diatermii krótkofalowej działa szczególnie na koci i wątrobę. Długotrwałe narażenie organizmu na pola elektromagnetyczne o częstotliwościach powyżej 100 kHz może doprowadzić do znaczącej absorpcji energii, wywołującej znaczący wzrost temperatury o charakterze zależnym od częstotliwości pola. Dla zakresu częstotliwości, w którym decydują skutki termiczne absorpcji energii pól elektromagnetycznych, eksperymentalnie ustalono, że jeżeli uśredniona dla całego zakresu szybkość pochłaniania właściwego (SAR), jest mniejsza od 4 W kg^-1 (lub W/kg), to nie może powstać wzrost temperatury tkanek organizmu o więcej niż 1 Kelwin. Na tej podstawie przyjmuje się, że warunki ekspozycji zawodowej nie powinny powodować przekroczenia SAR > 0,4 W kg^-1 (lub W/kg). Wielkości SAR, występujące w ciele człowieka poddanego ekspozycji, wyznaczane są doświadczalnie w fantomach, metodami numerycznymi lub na podstawie badań wykonywanych na zwierzętach (Karpowicz 2007).

Skutki pozatermiczne to w głównej mierze wpływ pola elektromagnetycznego na układ nerwowy i percepcje narządów zmysłów, które mogą mieć wpływ na zdrowie psychiczne lub fizyczne. Objawy mogą ujawnić się pod postacią zawrotów głowy, wrażeń wzrokowych i słuchowych mogących zaburzać sprawność psychofizyczną osób poddanych działaniu pola. Jednym z efektów mogą być zmiany morfologiczne w tkankach i narządach. Największą wrażliwość pod tym względem wykazuj tkanki obwodowego i ośrodkowego układu nerwowego. Pod wpływem pola mogą powstać zmiany w połączeniach międzyneuronowych komórek kory mózgowej. Pole elektromagnetyczne stanowi również zagrożenie dla prawidłowej czynności układu sercowonaczyniowego. U ludzi narażonych może występować m.in.: zwolnienie rytmu serca, zaburzenia rytmu serca, obniżenie

ciśnienia tętniczego. Należy również zaznaczyć, że pole to może wywołać zakłócenia pracy automatycznych urządzeń sterujących i elektronicznej aparatury medycznej w tym elektrostymulatorów serca oraz innych elektronicznych implantów medycznych (Karpowicz 2007).

Oddziaływanie zmiennego w czasie pola elektrycznego z organizmem ludzkim wywołuje przepływ ładunków elektrycznych (na zasadzie indukcji elektromagnetycznej) oraz polaryzację ładunków (formowanie dipoli elektrycznych i zmianę ustawienia w tkankach dipoli elektrycznych już istniejących). Prądy indukowane mogą zakłócać pracę organizmu na skutek interferencji z prądami endogennymi oraz wywoływać skutki termiczne wewnątrz ciała. Intensywność oddziaływań zależy od elektrycznych właściwości ciała, tzn. przewodności elektrycznej oraz przenikalności elektrycznej.

Wielkości te są uzależnione od częstotliwości przyłożonego pola i różne dla różnych tkanek. Rozkład przestrzenny prądów zaindukowanych w ciele zależy od warunków napromieniowania, wymiarów i kształtu ciała oraz od jego ustawienia względem polaryzacji pola elektromagnetycznego.

Ograniczenia dotyczące prądu indukowanego wewnątrz ciała ludzkiego są podstawą ustalania dopuszczalnych wartości natężenia pola magnetycznego (indukcji) oraz natężenia pola elektrycznego małych częstotliwości, przyjętych w zaleceniach międzynarodowych i krajowych przepisach. Do wyznaczenia wielkości prądów indukowanych jakie występują wewnątrz ciała człowieka w określonych warunkach ekspozycji stosuje się badania doświadczalne (Korniewicz, Karpowicz, Gryz i in. 2001)

Fizjolodzy, biolodzy i lekarze od dawna starają się określić prawdopodobieństwo zaburzeń zdrowotnych w wyniku oddziaływania konkretnego czynnika szkodliwego oraz określić odpowiednie normy bezpieczeństwa. Przepisy prawne określają występowanie, rolę i zasięg „granicznych wartości zasięgu stref ochronnych pól elektromagnetycznych”. Zostały one określone w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy Dz.U. 2018 poz. 1286. Wspomniane wartości podlegają pomiarom wykonywanym w trybie określonym w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia w sprawie badań i pomiarów czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy Dz.

U. 2011, poz.166. Dodatkowo określono limity Granicznych Poziomów Oddziaływania (GPO), których przekroczenie wiąże się z wystąpieniem negatywnych skutków biofizycznych dla organizmu człowieka oddziałującego pola elektromagnetycznego. GPO zostały podane w Rozporządzeniu w sprawie BHP przy pracach związanych z narażeniem na pole elektromagnetyczne, wprowadzonym w życie z dniem 1 lipca 2016 r. Dz.U. 2016 poz. 950. Przykładowe wartości i zakresy stref Bezpieczna < 0.1 pole niestacjonarne

< 1 pole stacjonarne

Bez ograniczeń Pośrednia 0.1 – 2 pole stacjonarne

1 – 10 pole niestacjonarne

Jedna zmiana robocza Zagrożenia 2 – 100 pole stacjonarne

10 – 100 pole niestacjonarne

Ograniczony czas przebywania

Niebezpieczna > 100 Zakaz przebywania

Zgodnie z obowiązującymi przepisami w obszarze otaczającym pracujcie urządzenia radiolokacyjne wyróżnia się trzy strefy o ochronne: strefę pośrednią, stref zagrożenia i stref niebezpieczną. Obszar poza strefami ochronnymi stanowi stref bezpieczną. Granice poszczególnych stref określa si w drodze pomiarów wartości średniej strumienia energii w zakresie częstotliwości od 300 MHz do 300 GHz w zależności od sposobu promieniowania. Na obszarze stref ochronnych mogą przebywa wyłącznie osoby, u których w wyniku przeprowadzonych bada lekarskich nie stwierdzono przeciwwskazań zdrowotnych do przebywania w zasięgu silnych pól elektromagnetycznych (Karpowicz 2007).

Szczególnie wrażliwa na niekorzystne i nadmierne działanie pól elektromagnetycznych okazuje się błona komórkowa. Jej rolą jest m.in. stworzenie bariery między środowiskiem zewnętrznym i wewnętrznym, przez która odbywa się transport w obie strony. Bariera ta jest jednak ignorowana i w wyniku oddziaływania fal elektromagnetycznych o ściśle określonych częstotliwościach mogą pojawić się zaburzenia pracy pomp jonowych, aktywnego transportu, a nawet wypływ jonów przez błony komórkowe i nietypowe reakcje biochemiczne. Oznacza to, że komórka, która w istocie jest bardzo wydajną fabryką biochemiczną, przestaje sprawnie działać. Zaburzenie to może być zarówno trwałe, jak i ustąpić po ustaniu czynnika szkodliwego. Słabe pola elektromagnetyczne mogą zmieniać także przestrzenne rozłożenie receptorów komórkowych, a nawet ich kształty. Ten mechanizm wpływa prawdopodobnie na skuteczność układu odpornościowego, który uaktywnia się dopiero wtedy, gdy receptory na komórkach immunologicznie kompetentnych rozpoznaj intruza (Karpowicz 2007).

Promieniowanie natrafiające na obiekt podlega prawą fizyki i zostaje jednocześnie odbite, pochłonięte i przepuszczone. Z Promieniowaniem elektromagnetycznym jest tak samo. Fala elektromagnetyczna, przechodząc przez ciało, oddaje mu część swojej energii, może także ulec załamaniu, a jej część jest po prostu odbijana przez tkanki. Fale długie, o niskiej częstotliwości, wnikaj głęboko do wnętrza organizmu, zanim ich energia zostanie pochłonięta, innymi słowy przechodząc przez ciało prawie bez strat (powodują znikome efekty termiczne), ale mikrofale wytracaj większość swojej energii na tkankach powierzchniowych. O właściwościach ciała decyduje głównie woda stanowiąca około 65% jego masy, która powoduje silne tłumienie rozchodzącej się fali. Tak więc tkanki o dużym uwodnieniu, takie jak mięśnie czy krew, przejmuj energię znacznie silniej niż tkanki o małej zawartości wody (Karpowicz, Gryz 2007).

Wiele ważnych dla życia procesów, na przykład przewodnictwo bodźców nerwowych czy praca mięśnia sercowego, zachodzi na drodze elektrycznej – płynące impulsy elektryczne same z siebie są źródłami pola, ale również mogą ulegać wpływom pól zewnętrznych. Teoretycznie pola elektromagnetyczne mogłyby je zaburzać wpływając na pracę najważniejszych organów tj. mózg czy serce. W badaniach doświadczalnych wykazano jednak, że ich oddziaływanie jest bardzo małe, a efekty biologiczne z punktu widzenia medycznego znikome i pomijalne. Podobny brak oddziaływania wykazują inne tkanki tj. siatkówka oka czy tkanka mięśniowa, w których ze względu na swoje fizyczne właściwości, teoretycznie pod wpływem pól, mogłyby dojść do zakłóceń prawidłowej pracy. W rzeczywistości nie dzieje się tak dlatego, że na co dzień stykamy się z polami o wiele za słabymi, by wywoła opisany efekt (Polskie Towarzystwo Zastosowań Elektromagnetyzmu 2009).