Telefonia komórkowa, promieniowanie elektromagnetyczne i nasze zdrowie

Strona głównaTelefonia komórkowa, promieniowanie elektromagnetyczne i nasze zdrowie
28.01.2016 18:24
Telefonia komórkowa, promieniowanie elektromagnetyczne i nasze zdrowie

Niewiele jest dziedzin techniki, które rozwijają się tak szybkojak telefonia komórkowa. Nie chodzi tylko o dysponujące corazwiększymi możliwościami smartfony i coraz więcej wyposażonych wmodemy urządzeń Internetu Rzeczy, ale też o infrastrukturę sieci,muszącej „udźwignąć” coraz większy ruch sieciowy. Budowanesą kolejne maszty stacji bazowych, zasięg w zamkniętychprzestrzeniach zwiększa się instalowaniem femtokomórek – a towszystko oznacza wzrost natężenia pola elektromagnetycznego. Niewszystkim podoba się ten stan rzeczy. Wiele osób uważa, że smogelektromagnetyczny wytwarzany przez nasz sprzęt radiowy jestszkodliwy dla zdrowia, przede wszystkim prowadzić ma do wzrostuzachorowalności na raka. Niektórzy posuwają się więc doprotestów, żądając usunięcia masztów z ich miejsc zamieszkania– lecz ich działania rzadko kiedy przynoszą skutki. Operatorzytelekomunikacyjni, powołując się na rządowe agencje i uznanychnaukowców, niezmiennie zapewniają, że wszystko jest dobrze, żenie powinniśmy się niczego obawiać. A co my, zwykli użytkownicysmartfonów o tym wszystkim powinniśmy sądzić? Spór o to, jakjest, będzie toczył się jeszcze pewnie bardzo długo, jeślijednak chcecie wyrobić sobie w nim swoje zdanie, to zapraszamy dolektury.

bEpHwIFx

Problem związanych z telefonią komórkową pólelektromagnetycznych (EM) musi być rozpatrywany w dwóch aspektach –stacji bazowych oraz samych odbiorników komórkowych, jako że ichefekty na organizmy żywe będą się kumulowały. Zanim jednakprzyjrzymy się temu, co robią te urządzenia, przypomnijmy sobienieco fizyki (bez obaw, mocno uproszczonej).

Naładowane cząstki, takie jak elektrony, są otoczone polemelektrycznym. Znajdując się w ruchu, generują one polemagnetyczne. Kiedy więc przyspieszamy je lub spowalniamy, powstajepole elektromagnetyczne. Od częstotliwości tych zmian zależyklasyfikacja pola. Pola ELF (Extreme Low Frequency) to częstotliwoścido 300 Hz, pola IF (Intermediate Frequency) to częstotliwości od300 Hz do 10 MHz, zaś pola RF (Radio Frequency) to częstotliwościod 10 MHz do 300 GHz.

Składnik elektryczny pola EM istnieje zawsze wtedy, gdy istniejeładunek elektryczny. Jego siłę mierzymy w woltach na metr (V/m) –pole o sile 1 V/m występuje, gdy między oddalonymi o metr od siebiepunktami istnieje różnica potencjałów 1 wolta. Składnikmagnetyczny pola powstaje z przepływu napięcia – i mierzymy go wteslach (T), jednostce pochodnej układu SI, ładnie powiązanej zwoltem, niutonem, kulombem, amperem i metrem (1 T = 1 Vs/m2 = 1 N/Am= 1 kg/Cs). Tesla jest dużą jednostką, więc często używa siępomocniczo pomiaru w gausach (G), gdzie 1 G= 10-4 T.

bEpHwIFz

Naturalnych źródeł pól elektromagnetycznych jest sporo, alezwykle są one słabe. To przede wszystkim rezonans Schumanna, czylisłabiutkie (ok. 50µT) pole ELF Ziemi, pulsujące w rytm cykliSłońca i Księżyca, wyładowania statycznej elektryczności zchmur na powierzchnię (podobno w każdej chwili na całej planeciedochodzi do nawet kilkuset takich wyładowań). Do tego możnajeszcze ostatecznie doliczyć sygnały radiowe gwiazd – ioczywiście światło słoneczne, przede wszystkim w paśmieultrafioletu i podczerwieni.

Widmo pola elektromagnetycznego (źródło: Wikipedia)
Widmo pola elektromagnetycznego (źródło: Wikipedia)

Przez miliardy lat nic się w tej kwestii znacząco nie zmieniało,życie na naszej planecie ewoluowało dostosowując się do takichwarunków, niektóre organizmy wykształciły wręcz naturalnekompasy – umiejętność wyczucia pól magnetycznych podczas swoichdalekich wędrówek. Od końca XIX wieku szybko się jednak tozaczęło zmieniać. Pierwsza hydroelektrownia korzystająca z mocywodospadu Niagara ruszyła w 1895 roku, w 1901 roku udało sięprzesłać pierwszy radiotelegram na drugą stronę Atlantyku, w 1915roku po raz pierwszy przekazano po falach radiowych ludzki głos, w1941 roku ruszył pierwszy radar mikrofalowy, a w 1947 roku pierwszyprzekaźnik mikrofalowy między masztami telefonii. Wtedy teżruszyła telewizja i zaczęto wykorzystywać krótsze długości fal,odbijać sygnały od jonosfery dla komunikacji dalekiego zasięgu.

W latach osiemdziesiątych wystartowała telefonia komórkowa, wlatach dziewięćdziesiątych zaś miasta naszpikowane zostałynadajnikami krótkozasięgowego Wi-Fi. Doszły do tego kablenadprzewodzące i optyczne. Niektórzy badający temat autorzyoceniają, że sumarycznie pole elektromagnetyczne w bliskościpowierzchni planety jest dziś kilka milionów razy większe, niż napoczątku XIX wieku. Nikt zaś nie potrafi powiedzieć, gdzie się toskończy, nie mówiąc już o rozwianiu wątpliwości co do tego, cota sztuczna elektromagnetyczna kipiel z nami robi.

bEpHwIFF

Szkodzi nam jonizacja, a co z mikrofalą?

Całe widmo elektromagnetyczne dzielimy według energii napromieniowanie niejonizujące i promieniowanie jonizujące, wzależności od jego częstotliwości (wg wzoru E=hf, gdzie hto stała Plancka, f częstotliwość). Dla laika brzmi tokiepsko – bez względu na to, czy trzyma w ręku smartfona, czybryłkę plutonu, to jedno i drugie promieniuje, i to na wszystkiestrony. O co chodzi z jonizacją? Promieniowanie jonizujące (owyższej częstotliwości) ma dość energii, by wybić elektrony zatomów, zamieniając je w jony dodatnie. To właśnie tego typupromieniowanie – światło ultrafioletowe, promieniowanie Roentgenai promienie gamma może doprowadzić do choroby popromiennej,uszkodzić DNA, wywołać nowotwory.

Zarówno fale radiowe (generowane czy to przez maszt stacjibazowej, czy przez telefon), jak i pola EM generowane przez siećelektryczną prądu zmiennego (50/60 Hz) nie mają dość energii, byatomy zjonizować. Oczywiście absorbujemy ich energię (w końcu beztego nie ogrzewałoby nas Słońce), ale teoretycznie zagrożenia niema… chociaż wciąż możemy się poparzyć. Energia radiowa mabowiem swój termiczny komponent, o czym wie chyba każdy, ktokorzystał kiedykolwiek z mikrofalówki (notabene emitującej fale oczęstotliwości ok 2,45 GHz, mniej więcej takiej samej jak Wi-Fi).Im częstotliwość fali jest bliższa częstotliwości rezonansowejciała (dla dorosłego człowieka to ok. 70 MHz), tym pochłanianieenergii cieplnej jest lepsze.

Dlaczego jest to możliwe? To kwestia wody i tłuszczów.Cząsteczki tych substancji są nieliniowe, a ich wiązania silniespolaryzowane, jak to powiedzą fizycy, mają stały moment dipolowy– strony o ujemnym i dodatnim ładunku. Oscylujące poleelektryczne towarzyszące falom radiowym rytmicznie więc nimiporusza. Czym jest zaś ciepło? Z mikroskopowego punktu widzenia toprzecież suma energii kinetycznej chaotycznego ruchu cząstek ienergii wzajemnego oddziaływania ich na siebie. Nic więc dziwnego,że „poruszając” cząsteczkami wody i tłuszczy, mikrofalówkamoże podgrzać włożony do niej pokarm.

Złożoność pól EM związanych z telefonią komórkową jestduża. Wykorzystywane są tu fale radiowe w częstotliwościach 900MHz, 1800 MHz i wyższych. Moc nadajnika stacji bazowej sięga zwykle60 W, wykorzystuje on kierunkowe anteny, obejmujące po 120 stopnihoryzontu, z czego po ok. 90 stopni przypada na region maksymalnegopromieniowania, a po bokach występują wstęgi boczne (side lobes),o mniejszej gęstości mocy. Z kolei telefony generują dodatkowowłasne pola magnetyczne o niskiej częstotliwości, związane zdziałaniem mechanizmu podziału dostępu do stacji bazowej na sloty,z czym wiąże się cykliczna aktywacja układu radiowego (i co zatym idzie skokiem zużycia energii elektrycznej).

bEpHwIFG

To każe zapytać o kwestię podgrzewania mózgu za pomocą falradiowych emitowanych przez telefon. Antena ma moc wynoszącą wzależności od odległości od stacji bazowej 0,1, 2 lub 3 W (tylkopodczas trwających milisekundy transmisji), więc załóżmy, żejej średnia moc nie powinna przekraczać 1 W. Nie jest to antenakierunkowa, tylko dookolna, co oznacza, że większośćpromieniowania nie jest skierowana na głowę – załóżmy dladobra sprawy, że jest to 50%. Dodatkowo wydajność anteny telefonukomórkowego (stosunek energii dostarczonej do wypromieniowanej) nieprzekracza 70%. Oznacza to, że głowa pochłania maksymalnie 0,35 W(1×0,5×0,7). Czy to dużo?

Jak podaje Wolfram Alpha,gęstość mocy światła słonecznego na powierzchni Ziemi to około1,4 kW/m2. Zakładając, że przekrój poprzeczny głowy mapowierzchnię ok. 0,033 m2, to będąc na dworze w słoneczny dzieńna głowę przyjmujemy 46,2 W, tj. ponad 130 razy więcej niż odprzyłożonego do ucha smartfonu. Biorąc pod uwagę sprawnośćchłodzenia ludzkiej czaszki, trudno będzie w ten sposób podgrzaćswój mózg. Co innego w wypadku przytulania się do masztów stacjibazowej, wykorzystujących anteny kierunkowe o wysokiej sprawności –te z odległości 10 cm zapewniają gęstość mocy na poziomie ok. 8kW/m2. Na szczęście, jako że wartość ta spada z kwadratemodległości, już w odległości 1 m gęstość mocy wynosi tu 80W/m2, zaś z odległości 10 m już tylko 0,8 W/m2.

Temperaturanie wyczerpuje problemu

Zwolennicy teorii całkowitejnieszkodliwości fal radiowych przedstawiają jako argument zwykleich niską częstotliwość – fizyka ma gwarantować, że niedostaniemy raka od promieniowania niejonizującego. I w zasadzietakie jest stanowisko mainstreamu naukowo-politycznego. Na stronieCancer.gov amerykańskiego Departamentu Zdrowia możemyprzeczytać, że bez uszkodzeń DNA nie będzie nowotworów, zaśfale radiowe DNA uszkodzić nie mogą. Jak wcześniej zaśpokazaliśmy, smartfon przy uchu grzeje mniej niż Słońce. Czegowięc się tu obawiać?

Symulacja zasięgu promieniowania radiowego telefonu przy uchu u dziecka 5-letniego (z lewej), 10-letniego (w środku) i dorosłego (z prawej)
Symulacja zasięgu promieniowania radiowego telefonu przy uchu u dziecka 5-letniego (z lewej), 10-letniego (w środku) i dorosłego (z prawej)

Sęk w tym, żepromieniowanie elektromagnetyczne ma też aspekt pozatermiczny,daleko mniej zrozumiany, niż zasada działania prostej mikrofalówki.A jako że niezrozumiały, badany jest przede wszystkich za pomocąmetod statystycznych przez epidemiologów, poszukujących korelacjipomiędzy czynnikami środowiskowymi a obserwowanymi schematamizachorowań. Warto tu podkreślić, że badania takie ze względu naswoją naturę nie mogą wskazać przyczyny zachorowań, jedyniewskazać na czynniki sprzyjające zachorowaniom. Wchodzimy więctrochę na obszar wróżenia z fusów – i śledząc literaturętematu widać, że co zespół badaczy, to inne wnioski, tak żekażdy może dobrać coś, co pasuje do jego przekonań.

bEpHwIFH

Trudności teoretyczne widać najbardziej w rozbieżnościachpomiędzy decyzjami regulatorów w kwestii tego, co jest bezpieczne,a co nie. Tu trzeba przywołać jeszcze jedną miarę – swoistetempo pochłaniania energii (SAR), tj. moc absorbowaną przez masętkankową ciała, mierzoną w watach na kilogram (W/kg). SAR jestliczone jako całka po objętości z iloczynu przewodnościelektrycznej próbki i wartości szczytowej pola elektrycznego przezgęstość próbki i mierzy szybkość pochłaniania energii polaprzez ciało.

Bezpieczni według ekspertów

Obecnie dopuszczalne wartości SAR, jako granicę tego, cosmartfon może wypromieniować przy maksymalnej mocy, nie sąjednolite. Norma amerykańska jest najbardziej restrykcyjna. Nie możeona przekroczyć 1,6 W/kg, ale w uśrednieniu na małą ilośćtkanki – zaledwie 1 gram. Normy unijne są tymczasem nie tylkowyższe, ale i znacznie łatwiejsze do spełnienia. Nie tylko w UEdopuszcza się SAR na poziomie 2,0 W/kg, ale też uśredniane jest tona 10 gram tkanki. Tymczasem pole elektryczne w ludzkim ciele szybkosłabnie, więc uśrednienie SAR na dziesięciokrotnie większąilość tkanki sprawia, że producentom znacznie łatwiej limitu nieprzekroczyć. Ciekawostką w tej sytuacji może być to, że rządIndii, który wyłożył sporo pieniędzy na własne badania w tejdziedzinie, w 2012 roku zdecydował się na porzucenie normeuropejskich i przyjęcie norm amerykańskich, a zarazem wprowadziłwymóg, by wszystkie sprzedawane na indyjskim rynku telefony miałytryb głośnomówiący.

Różnice w wielkości parametru SAR pomiędzy poszczególnymimodelami smartfonów są spore. Z oficjalnych danych producentówmożna się dowiedzieć, że jednymi z najbardziej promieniującychtelefonów (wg przeliczeń dla normy amerykańskiej) są MotorolaDroid Maxx (1,54), Nokia Lumia 630 (1,52) i Samsung Galaxy S5 (1,47), zaś wśród tych najmniej promieniujących znajdziemy SamsungaGalaxy Note (0,19), HTC One V (0,455) i LG G2 (0,51). iPhone 6 iiPhone 5 są gdzieś w środku stawki (1,14 i 1,18). Jeśli chceciesprawdzić wyniki dla swojego modelu, wykorzystać można do tegobazęFederalnej Komisji Komunikacji – trzeba w tym celu znać unikatowyidentyfikator FCC ID.

Skąd jednak te wartości 1,6 i 2,0 się wzięły? Nie wiadomo. Tonie jest tak, że regulatorzy wiedzieli, jaka wielkość jestbezpieczna – bo jak dotąd żadne oficjalnie uznane przez naukębadania nie zdołały wykazać żadnego przyczynowego powiązaniamiędzy promieniowaniem elektromagnetycznym a nowotworami. Zgadywanowięc, przyjmując jakąś niezbyt dużą zdaniem ekspertów wartość.Niezbyt dużą, bo np. eksperymenty na królikach pokazały, że SARna poziomie 100-140 W/kg wywołuje u zwierząt tych kataraktę woczach, jednak u małp wartość ta nie wystarczyła do uzyskaniapodobnego efektu.

Bezpieczne dla człowieka wielkości pól elektromagnetycznych wg IEEE
Bezpieczne dla człowieka wielkości pól elektromagnetycznych wg IEEE

Rozbieżności w opinii regulatorów w kwestii tego, co bezpieczneto na pewno wynik rozbieżności między samymi naukowcami. Możnajednak zauważyć pewną prawidłowość – co kolejne badaniazostaną przeprowadzone, to inne wskazane będą granice bezpiecznejekspozycji na pole elektromagnetyczne (mimo że jest ono przecieżnieszkodliwe, może co najwyżej nas ugotować). W 1982 roku AmericanNational Standards Institute przyjął limity dla pól oczęstotliwości 30-300 MHz (najbliższych częstotliwościrezonansowych ludzkiego ciała) na poziomie 10 W/m2 (61,4 V/m) wwarunkach kontrolowanych i już tylko 2 W/m2 (27,5 V/m) w warunkachniekontrolowanych – były one dwukrotnie niższe, niżdotychczasowe. Już jednak w 1991 roku Institute of Electrical andElectronics Engineers przedstawiło jednak swoje własne rekomendacjedla pól o częstotliwości 100-300 MHz – już tylko 1 W/m2 (15V/m). By skomplikować sprawę, sugerowane metody pomiaru dlaprzedstawionych norm różniły się od siebie pod względemuśredniania ich w czasie.

bEpHwIFI

Z kolei przyjęty w 1999 roku standard ANSI/IEEE dla pól1800-2000 MHz (a więc częstotliwości telefonii komórkowej) uznałza bezpieczne 12 W/m2, ale już z kolei standardy przyjęte weWłoszech i Szwajcarii były znacznie niższe (jak stwierdzająamerykańscy eksperci, ze względu na interes polityczny, a niedowody naukowe). Wszystko to ustalano przede wszystkim pod kątemtermicznego aspektu promieniowania, choć szybko pojawili siębadacze, sugerujący, że nie to nie wszystko – i przypominającystare badania ze Związku Radzieckiego czy Czechosłowacji, którychautorzy za bezpieczną dla człowieka gęstości mocy przyjmowaliwielkości tysiąc razy mniejsze, niż na Zachodzie. Któż jednakdziś na poważnie traktuje radziecką, marksistowską naukę?

Nie bój się promieniowania… jest fajne?

Mimo że regulatorzy rynku zadbali o chroniące nasze zdrowienormy emisji promieniowania elektromagnetycznego, których spełnienienajwyraźniej nie jest trudne (wnioskując po mnogości sprzętudostępnego na rynku i spełniającego swoją rolę), regularniepojawiają się prace naukowe z biologii, fizyki i medycyny,stawiające pod znakiem zapytania neutralność pól EM dla życia izdrowia. Regularnie wnioski wypływające z tych prac są odrzucane wnauce głównego nurtu, a ich autorów oskarża się nawet ouprawianie „pseudonauki”.

I tak oto w 2004 roku opublikowana została pracazespołu pod kierunkiem włoskiego biologa Fiorenzo Marinelliego, zktórej w uproszczeniu wynikało, że fale radiowe o częstotliwości900 MHz i gęstości mocy 1 W/m2 (a więc uznawanej za bezpieczną)wywołują anomalne zachowania w komórkach krwi dotkniętychbiałaczką, związane z aktywnością genów kontrolującychapoptozę (śmierć komórkową). Po 24 godzinach ekspozycji, zginęłoo 20% więcej komórek, niż w grupie kontrolnej. Czyżby lekarstwona raka? Niekoniecznie. Po 48 godzinach ekspozycji zabójczy dlanowotworu efekt odwrócił się: promieniowanie uaktywnić miałogeny odpowiedzialne za podział komórek, tak że komórkinowotworowe zaczęły replikować się znacznie szybciej, niż wgrupie kontrolnej.

Inny ciekawy eksperyment,pokazujący efekty pozacieplnego aspektu promieniowania,przeprowadzony został przez brytyjskiego toksykologa Davida dePomerai. Okazało się że promieniowanie mikrofalowe prowadziło dozauważalnego wzrostu płodności nicieni – mimo że normalnezwiększanie temperatury innymi środkami powoduje spadek płodności.Autor ten uważa, że fale elektromagnetyczne mogą pośredniowpływać na DNA, ingerując w mechanizmy naprawcze bez podgrzewaniakomórki.

Tematem tym zajmowałsię też polski naukowiec Dariusz Leszczyński, pracujący wRadiation and Nuclear Safety Authority w Helsinkach. Jużjednogodzinna ekspozycja na promieniowanie telefonu komórkowegomiała spowodować skurczenie się hodowli ludzkich komórek invitro, mimo że promieniowanie to było zbyt słabe, by wywrzećtermiczny wpływ. Leszczyński uważa, że zmiany takie zachodzą,gdy komórka jest uszkodzona, wpływają na normalne mechanizmyśmierci komórkowej, wyłączając je – co prowadzić może donowotworów.

Wytyczne, dawki i efekty promieniowania przy różnej gęstości mocy (źródło: raport „Cell phone towers radiation hazard” dla rządu Bengalu Zachodniego (Indie))
Wytyczne, dawki i efekty promieniowania przy różnej gęstości mocy (źródło: raport „Cell phone towers radiation hazard” dla rządu Bengalu Zachodniego (Indie))

Ciekawe wyniki, dotyczące już może nie telefonii komórkowej,ale pól elektromagnetycznych o niskiej częstotliwości, uzyskalibadacze pod kierunkiem J.M. Delgado. Okazało się, że słabe polaEM o niskiej częstotliwości (od 10 do 1000 Hz i intensywności od0,12 do 12 µT) miały poważny wpływ na rozwój kurzych embrionów– najgorszym było pole 100 Hz/1,2 µT, które praktycznieuniemożliwiło poprawne formowanie się kurczaczków.

Takich badań jest sporo, dotyczą zakłóceń EEG, cykli snu iczuwania, epilepsji, częstszego pojawiania się rzadkich nowotworówpo stronie mózgu bliższej telefonu, jednak ich wyniki nie zostająuznane za „twarde dowody”.

Komu wierzyć, czy uspokajającym stronom z domeny .gov, czy teżpracom niekoniecznie respektowanych naukowców, zdecydować będzieciemusieli sami – bo widać, że konsensusu w tej dziedzinie długojeszcze nie będzie. Problem w tym, że wielu niepokornych mówi o„nowej biologii”, sugeruje zbyt niemechanistyczne modelearchitektury komórkowej, jakby uważając, że komórka to coświęcej, niż tylko worek z wodą i garścią organelli, sterowanychprostą biochemią. Czasem w znalezionych w Sieci materiałach na tentemat można trafić na wyklęte frazy „mechanika kwantowa” czy„nieliniowy chaos”, które automatycznie zapala czerwoną lapkęw głowach twardych scjentystów.

Jak się chronić przed bezpiecznympromieniowaniem?

Nawet jeśli promieniowanie EM generowane przez telefoniękomórkową nie zagraża nam w żaden sposób, nie znaczy to, że niemożemy się przed nim chronić. Stosując kilka dobrych praktykmożna więc nic nie robić w kwestii uniknięcia nowotworów. I takoto:

  • Warto rozmawiać w trybie głośnomówiącym. To też oznacza,że np. pisanie SMS-ów jest znacznie bezpieczniejsze od rozmawianiaze słuchawką przy uchu. Promieniowanie maleje bowiem wraz zkwadratem odległości.
  • Należy zwracać uwagę na siłę sygnału – im mniej pasków,tym sygnał słabszy, a to oznacza, że telefon musi zużyć znaczniewięcej energii, by podtrzymać połączenie. Dlatego też wartorozmawiać na otwartej przestrzeni.
  • Nie należy spać z telefonem przy poduszce. Najlepiej niechbędzie w innym pokoju.
  • Jeśli używany telefon należy do tych, które najbardziejpromieniują, może warto zastąpić go czymś o niższej wartościSAR?
  • Włączając telefon, nie należy go od razu przykładać doucha – podczas poszukiwania sygnału stacji bazowej, gęstośćmocy jego promieniowania rośnie o kilka rzędów wielkości.
  • Można też sprawić sobie psa – i chodzić z nim często naspacery, bez telefonu.
  • Na koniec można oczywiście pomyśleć o bezpiecznym futerale na telefon komórkowy. Nie tylko zapewni osłonę przed polami EM telefonu, ale też utrudni operatorom komórkowym namierzanie naszej komórki. Minusem jest oczywiście to, że na telefon w takim futerale nikt już nie zadzwoni.

Możecie oczywiście te rady potraktować z przymrużeniem oka,podobnie jak i cały ten artykuł. Wybór należy do Was. Jeszcze razpodkreślamy bowiem, że nauka nie znalazła związków przyczynowychmiędzy nietermicznymi aspektami promieniowania elektromagnetycznegoa chorobami żywych organizmów.

Programy

Aktualizacje
Aktualizacje
Nowości
Udostępnij:
bEpHwIGv