Radiofrequency (RF) Radiation

(obejmuje RF z anten nadawczych, przenośnych systemów radiowych, anten mikrofalowych, satelitarnych i radarowych)
Kelly Classic, certyfikowany fizyk Medyczny

promieniowanie elektromagnetyczne składa się z fal energii elektrycznej i magnetycznej poruszających się razem (to znaczy promieniujących) przez przestrzeń z prędkością światła. Wszystkie formy energii elektromagnetycznej są określane jako widmo elektromagnetyczne. Fale radiowe i mikrofale emitowane przez anteny nadawcze są jedną z form energii elektromagnetycznej., Często termin pole elektromagnetyczne lub pole częstotliwości radiowej (RF) może być używany do wskazania obecności energii elektromagnetycznej lub RF.

pole RF ma zarówno komponent elektryczny ,jak i magnetyczny( pole elektryczne i pole magnetyczne) i często wygodnie jest wyrazić intensywność środowiska RF w danej lokalizacji w kategoriach jednostek specyficznych dla każdego komponentu. Na przykład jednostka „woltów na metr” (V/m) służy do pomiaru siły pola elektrycznego, a jednostka „amperów na metr” (A/m) służy do wyrażenia siły pola magnetycznego.,

fale radiowe mogą charakteryzować się długością fali i częstotliwością. Długość fali to odległość pokonana przez jeden pełny cykl fali elektromagnetycznej, natomiast częstotliwość to liczba fal elektromagnetycznych przechodzących przez dany punkt w ciągu jednej sekundy. Częstotliwość sygnału RF jest zwykle wyrażana w postaci jednostki zwanej hercami (Hz). Jedno Hz równa się jednemu cyklowi na sekundę. Jeden Megaherc (MHz) równa się milionowi cykli na sekundę. Różne formy energii elektromagnetycznej są klasyfikowane przez ich długości fal i częstotliwości., Część RF widma elektromagnetycznego jest ogólnie definiowana jako ta część widma, w której fale elektromagnetyczne mają częstotliwości w zakresie od około 3 kiloherców (3 kHz) do 300 gigaherców (300 GHz).
prawdopodobnie najważniejszym zastosowaniem energii radiowej jest świadczenie usług telekomunikacyjnych. Nadawanie radiowe i telewizyjne, telefony komórkowe, łączność radiowa dla policji i straży pożarnej, krótkofalarstwo, łącza mikrofalowe punkt-punkt i łączność satelitarna to tylko niektóre z wielu zastosowań telekomunikacyjnych., Kuchenki mikrofalowe są dobrym przykładem niekomunikacyjnego wykorzystania energii RF. Inne ważne zastosowania niekomunikacyjne energii RF to radar i przemysłowe ogrzewanie i uszczelnianie. Radar jest cennym narzędziem wykorzystywanym w wielu aplikacjach, od egzekwowania ruchu po kontrolę ruchu lotniczego i aplikacje Wojskowe. Nagrzewnice przemysłowe i uszczelniacze generują promieniowanie RF, które szybko ogrzewa przetwarzany materiał w taki sam sposób, jak kuchenka mikrofalowa gotuje żywność., Urządzenia te mają wiele zastosowań w przemyśle, w tym Formowanie tworzyw sztucznych, klejenie produktów z drewna, uszczelnianie elementów, takich jak buty i kieszonki oraz przetwarzanie produktów spożywczych.

ilość używana do pomiaru, ile energii RF jest faktycznie absorbowana w organizmie, nazywa się specific absorption rate (SAR). Jest on zwykle wyrażany w jednostkach watów na kilogram (W/kg) lub miliwatów na gram (mW / g)., W przypadku ekspozycji całego ciała, Stojący dorosły człowiek może absorbować energię RF z maksymalną szybkością, gdy częstotliwość promieniowania RF mieści się w zakresie około 80 i 100 MHz, co oznacza, że całe ciało SAR jest na maksimum w tych warunkach (rezonans). Z powodu tego zjawiska rezonansu normy bezpieczeństwa RF są na ogół najbardziej restrykcyjne dla tych częstotliwości.

efekty biologiczne, które wynikają z ogrzewania tkanki przez energię RF, są często określane jako efekty „termiczne”., Od wielu lat wiadomo, że narażenie na bardzo wysoki poziom promieniowania RF może być szkodliwe ze względu na zdolność energii RF do szybkiego podgrzewania tkanki biologicznej. Jest to zasada, według której kuchenki mikrofalowe gotować jedzenie. Uszkodzenie tkanek u ludzi może wystąpić podczas narażenia na wysokie poziomy RF z powodu niezdolności organizmu do radzenia sobie lub rozpraszania nadmiernego ciepła, które mogą być generowane. Dwa obszary ciała, oczy i jądra, są szczególnie podatne na ogrzewanie RF ze względu na względny brak dostępnego przepływu krwi, aby rozproszyć nadmierne obciążenie cieplne., Przy stosunkowo niskich poziomach narażenia na promieniowanie RF, to znaczy niższych niż te, które spowodowałyby znaczne nagrzewanie, dowody na szkodliwe skutki biologiczne są niejednoznaczne i niesprawdzone. Takie efekty są czasami określane jako efekty „nietermiczne”. Ogólnie przyjmuje się, że konieczne są dalsze badania w celu określenia skutków i ich ewentualnego znaczenia dla zdrowia ludzkiego.,

ogólnie jednak badania wykazały, że środowiskowe poziomy energii RF rutynowo spotykane przez ogół społeczeństwa są zazwyczaj znacznie poniżej poziomów niezbędnych do wytworzenia znacznego ogrzewania i podwyższonej temperatury ciała. Mogą jednak wystąpić sytuacje, w szczególności w środowiskach pracy w pobliżu źródeł RF O Dużej Mocy, w których zalecane limity bezpiecznego narażenia ludzi na energię RF mogą zostać przekroczone. W takich przypadkach konieczne mogą być środki lub działania ograniczające w celu zapewnienia bezpiecznego korzystania z energii radiowej.,

w niektórych badaniach zbadano również możliwość związku między ekspozycją na RF i mikrofale a rakiem. Dotychczasowe wyniki były niejednoznaczne. Chociaż niektóre dane eksperymentalne sugerują możliwy związek między ekspozycją i powstawaniem nowotworów u zwierząt narażonych w pewnych szczególnych warunkach, wyniki nie zostały niezależnie replikowane. W rzeczywistości w innych badaniach nie udało się znaleźć dowodów na związek przyczynowy z rakiem lub jakimkolwiek związanym z nim schorzeniem. Dalsze badania prowadzone są w kilku laboratoriach, aby pomóc rozwiązać ten problem.,

w 1996 r. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ustanowiła program o nazwie międzynarodowy projekt EMF, który ma na celu przegląd literatury naukowej dotyczącej biologicznych skutków pól elektromagnetycznych, identyfikację luk w wiedzy na temat takich efektów, zalecanie potrzeb badawczych i pracę w kierunku międzynarodowego rozwiązania problemów zdrowotnych związanych z wykorzystaniem technologii RF. WHO prowadzi stronę internetową, która zawiera obszerne informacje na temat tego projektu oraz o efektach biologicznych i badaniach RF.,

różne organizacje i kraje opracowały standardy narażenia dla energii RF. Normy te zalecają bezpieczne poziomy narażenia zarówno dla ogółu społeczeństwa, jak i dla pracowników. W Stanach Zjednoczonych Federalna Komisja Łączności (FCC) przyjęła i stosowała uznane wytyczne bezpieczeństwa do oceny narażenia środowiska RF od 1985 roku., Federalne agencje bezpieczeństwa i higieny pracy-takie jak Agencja Ochrony Środowiska (EPA), Food and Drug Administration (FDA), National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) oraz Occupational Safety and Health Administration (OSHA)-również były zaangażowane w monitorowanie i badanie kwestii związanych z narażeniem na promieniowanie RF.,

wytyczne FCC dotyczące narażenia ludzi na pola RF zostały zaczerpnięte z zaleceń dwóch organizacji ekspertów, National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) oraz Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Eksperci naukowcy i inżynierowie opracowali zarówno kryteria narażenia NCRP, jak i standard IEEE po obszernych przeglądach literatury naukowej związanej z efektami biologicznymi RF. Wytyczne dotyczące narażenia opierają się na progach dla znanych negatywnych skutków i zawierają odpowiednie marginesy bezpieczeństwa., Wiele krajów w Europie i w innych krajach stosuje wytyczne dotyczące narażenia opracowane przez Międzynarodową Komisję Ochrony Przed Promieniowaniem Nonionizującym (ICNIRP). Limity bezpieczeństwa ICNIRP są na ogół podobne do limitów NCRP i IEEE, z kilkoma wyjątkami.

wytyczne dotyczące narażenia NCRP, IEEE i ICNIRP określają próg, przy którym mogą wystąpić szkodliwe skutki biologiczne, a wartości maksymalnej dopuszczalnej ekspozycji (MPE) zalecane dla natężenia pola elektrycznego i magnetycznego oraz gęstości mocy w obu dokumentach opierają się na tym poziomie progu., Poziom progowy jest wartością SAR dla całego ciała 4 watów na kilogram(4 W / kg). Najbardziej restrykcyjne limity ekspozycji całego ciała są w zakresie częstotliwości 30-300 MHz, gdzie energia RF jest najefektywniej absorbowana, gdy całe ciało jest narażone. W przypadku urządzeń, które eksponują tylko część ciała, takich jak telefony komórkowe, określono różne limity ekspozycji.,

główne obiekty nadawcze RF podlegające jurysdykcji FCC-takie jak stacje radiowe i telewizyjne, stacje satelitarne i naziemne, eksperymentalne stacje radiowe oraz niektóre urządzenia komórkowe, komputery PC i urządzenia przywoławcze-są zobowiązane do poddawania rutynowej ocenie zgodności RF za każdym razem, gdy wniosek jest złożony do FCC w celu budowy lub modyfikacji obiektu nadawczego lub odnowienia licencji., Nieprzestrzeganie wytycznych FCC dotyczących narażenia na promieniowanie RF może prowadzić do przygotowania formalnej oceny oddziaływania na środowisko, możliwego Oświadczenia o oddziaływaniu na środowisko i ewentualnego odrzucenia wniosku.

Anteny nadawcze
stacje radiowe i telewizyjne transmitują swoje sygnały za pomocą fal elektromagnetycznych RF. Stacje nadawcze nadają na różnych częstotliwościach RF, w zależności od Kanału, od około 550 kHz dla radia AM do około 800 MHz dla niektórych stacji telewizyjnych UHF. Częstotliwości dla radia FM i telewizji VHF leżą pomiędzy tymi dwoma skrajnościami., Moc robocza może wynosić nawet kilkaset watów dla niektórych stacji radiowych lub nawet miliony watów dla niektórych stacji telewizyjnych. Niektóre z tych sygnałów mogą być znaczącym źródłem energii RF w środowisku lokalnym, a FCC wymaga, aby stacje nadawcze przedstawiały dowody zgodności z wytycznymi FCC RF.,
ilość energii RF, na jaką społeczeństwo lub pracownicy mogą być narażeni w wyniku anten nadawczych, zależy od kilku czynników, w tym od rodzaju stacji, charakterystyki konstrukcyjnej używanej anteny, mocy przekazywanej do anteny, wysokości anteny i odległości od anteny. Ponieważ energia na niektórych częstotliwościach jest łatwiej absorbowana przez ludzkie ciało niż energia na innych częstotliwościach, ważna jest częstotliwość transmitowanego sygnału, a także jego intensywność.,

publiczny dostęp do anten nadawczych jest zwykle ograniczony, więc osoby nie mogą być narażone na pola wysokiego poziomu, które mogą istnieć w pobliżu anten. Pomiary przeprowadzone przez FCC, EPA i inne wykazały, że poziom promieniowania RF w otoczeniu na obszarach zamieszkałych w pobliżu obiektów nadawczych jest zazwyczaj znacznie poniżej poziomów narażenia zalecanych przez obecne normy i wytyczne. Pracownicy konserwacji anteny są czasami zobowiązani do wspinania się na konstrukcje antenowe w takich celach, jak malowanie, naprawy lub wymiana nadajnika., Zarówno EPA, jak i OSHA poinformowały, że w takich przypadkach możliwe jest narażenie pracownika na wysokie poziomy energii RF, jeśli praca jest wykonywana na aktywnej wieży lub w obszarach bezpośrednio otaczających antenę promieniującą. Dlatego należy podjąć środki ostrożności w celu zapewnienia, że personel konserwacyjny nie jest narażony na niebezpieczne pola RF.

przenośne Systemy radiowe
Komunikacja lądowo-ruchoma obejmuje różnorodne systemy łączności, które wymagają użycia przenośnych i mobilnych źródeł transmisji radiowej. Systemy te działają w wąskich pasmach częstotliwości od około 30 do 1000 MHz., Systemy radiowe wykorzystywane przez policję i straż pożarną, usługi przywoławcze i radio biznesowe to kilka przykładów tych systemów łączności. Istnieją zasadniczo trzy rodzaje nadajników RF związanych z systemami mobilnymi lądowymi: nadajniki stacji bazowej, nadajniki montowane w pojeździe i nadajniki ręczne. Anteny używane do tych różnych nadajników są dostosowane do ich konkretnego celu., Na przykład antena stacji bazowej musi emitować swój sygnał na stosunkowo dużym obszarze, a zatem jej Nadajnik zwykle musi wykorzystywać wyższe poziomy mocy niż nadajnik radiowy montowany w pojeździe lub ręczny. Chociaż te anteny stacji bazowej zwykle działają z wyższym poziomem mocy niż inne rodzaje anten naziemnych, są one zwykle niedostępne dla publiczności, ponieważ muszą być montowane na znacznych wysokościach nad ziemią, aby zapewnić odpowiedni zasięg sygnału. Ponadto wiele z tych anten nadaje tylko sporadycznie., Z tych powodów takie anteny stacji bazowych nie budziły zasadniczo obaw w odniesieniu do możliwego niebezpiecznego narażenia społeczeństwa na promieniowanie RF. Badania przeprowadzone w lokalizacjach na dachach wykazały, że anteny przywoławcze o dużej mocy mogą zwiększyć potencjał narażenia pracowników lub innych osób mających dostęp do takich miejsc, na przykład personelu obsługującego. Poziomy mocy nadawania dla anten naziemno-mobilnych montowanych w pojazdach są na ogół mniejsze niż w przypadku anten stacji bazowych, ale wyższe niż w przypadku urządzeń przenośnych.,

Przenośne Radiotelefony, takie jak walkie-talkie, są urządzeniami o małej mocy używanymi do przesyłania i odbierania wiadomości na stosunkowo krótkich dystansach. Ze względu na niski poziom mocy, przerwy w transmisji i fakt, że te radia są trzymane z dala od głowy, nie powinny narażać użytkowników na energię RF przekraczającą bezpieczne limity. W związku z tym FCC nie wymaga rutynowej dokumentacji zgodności z limitami bezpieczeństwa dla dwukierunkowych radiotelefonów push-to-talk.,

Anteny mikrofalowe punkt-punkt przesyłają i odbierają sygnały mikrofalowe na stosunkowo krótkich odległościach (od kilku dziesiątych mili do 30 mil lub więcej). Anteny te mają zwykle kształt prostokątny lub okrągły i są zwykle montowane na wieży nośnej, na dachach, po bokach budynków lub na podobnych konstrukcjach, które zapewniają wyraźne i niezakłócone ścieżki widoczności między obydwoma końcami ścieżki transmisyjnej lub łącza., Anteny te mają różne zastosowania, takie jak przesyłanie wiadomości głosowych i danych oraz służą jako łącza między studiami telewizyjnymi lub kablowymi a antenami nadawczymi. Sygnały RF z tych anten przemieszczają się w kierowanej wiązce z anteny nadawczej do anteny odbiorczej, a rozproszenie energii mikrofalowej poza stosunkowo wąską wiązką jest minimalne lub nieznaczne. Ponadto anteny te nadają przy użyciu bardzo niskich poziomów mocy, zwykle rzędu kilku watów lub mniej., Pomiary wykazały, że gęstość mocy na poziomie gruntu dzięki mikrofalowym antenom kierunkowym jest zwykle tysiąc razy lub więcej niż zalecana granica bezpieczeństwa. Ponadto, jako dodatkowy margines bezpieczeństwa, witryny wieży mikrofalowej są zwykle niedostępne dla ogółu społeczeństwa. Znaczna ekspozycja z tych anten mogła wystąpić tylko w mało prawdopodobnym przypadku, gdy osoba stała bezpośrednio przed anteną i bardzo blisko niej przez pewien czas., anteny naziemne używane do komunikacji satelitarnej z ziemią to zazwyczaj anteny paraboliczne o średnicy od 10 do 30 metrów, które są używane do przesyłania (uplink) lub odbierania (downlink) sygnałów mikrofalowych do lub z satelitów znajdujących się na orbicie okołoziemskiej. Satelity odbierają sygnały przesłane do nich i z kolei retransmitują sygnały z powrotem do naziemnej stacji odbiorczej. Sygnały te umożliwiają świadczenie różnych usług łączności, w tym usług telefonicznych na duże odległości., Niektóre anteny satelitarne-naziemne są używane tylko do odbierania sygnałów RF (to znaczy, podobnie jak Antena telewizyjna na dachu używana w rezydencji), a ponieważ nie transmitują, ekspozycja na RF nie stanowi problemu. Ze względu na większe odległości, poziomy mocy wykorzystywane do przesyłania tych sygnałów są stosunkowo duże w porównaniu, na przykład, do tych używanych przez mikrofalowe anteny punkt-punkt omówione powyżej. Jednak, podobnie jak w przypadku anten mikrofalowych, wiązki używane do przesyłania sygnałów Ziemia-Satelita są skoncentrowane i wysoce kierunkowe, podobnie jak wiązka z latarki., Ponadto dostęp publiczny byłby zwykle ograniczony w miejscach, w których poziomy narażenia mogłyby zbliżyć się lub przekroczyć bezpieczne limity.

systemy radarowe
systemy radarowe wykrywają obecność, kierunek lub zasięg samolotów, statków lub innych poruszających się obiektów. Osiąga się to poprzez wysyłanie impulsów pól elektromagnetycznych o wysokiej częstotliwości (EMF). Systemy radarowe zwykle pracują z częstotliwością od 300 megaherców (MHz) do 15 gigaherców (GHz). Wynalezione około 60 lat temu systemy radarowe były szeroko stosowane w nawigacji, lotnictwie, obronie narodowej i prognozowaniu pogody., Osoby żyjące lub rutynowo pracujące wokół radaru wyraziły obawy dotyczące długotrwałego niekorzystnego wpływu tych systemów na zdrowie, w tym raka, wadliwego funkcjonowania układu rozrodczego, zaćmy i niekorzystnych skutków dla dzieci. Ważne jest rozróżnienie pomiędzy postrzeganymi i realnymi zagrożeniami, jakie stwarza radar, a także zrozumienie przesłanek stojących za obecnie stosowanymi normami międzynarodowymi i środkami ochronnymi.

moc emitowana przez systemy radarowe waha się od kilku miliwatów (policyjny radar kontroli ruchu) do wielu kilowatów (radary śledzenia dużych przestrzeni)., Jednak wiele czynników znacznie zmniejsza narażenie człowieka na RF generowane przez systemy radarowe, często o współczynnik co najmniej 100:

• systemy radarowe wysyłają fale elektromagnetyczne w impulsach, a nie w sposób ciągły. To sprawia, że średnia moc emitowana jest znacznie niższa niż moc szczytowa impulsu.
• radary są kierunkowe, a generowana przez nie energia RF zawarta jest w wiązkach bardzo wąskich i przypominających wiązkę reflektora. Poziomy RF od wiązki głównej spadają szybko. W większości przypadków poziomy te są tysiące razy niższe niż w wiązce głównej.,
• wiele radarów posiada anteny, które w sposób ciągły obracają się lub zmieniają swoją wysokość ruchem kiwającym, zmieniając tym samym kierunek wiązki.
• obszary, w których może dojść do niebezpiecznego narażenia ludzi, są zwykle niedostępne dla nieuprawnionego personelu.

oprócz informacji zawartych w niniejszym dokumencie istnieją inne źródła informacji dotyczących energii RF i skutków zdrowotnych. Niektóre stany utrzymują nonionizujące programy promieniowania lub przynajmniej niektóre ekspertyzy w tej dziedzinie, zwykle w Departamencie Zdrowia Publicznego lub kontroli środowiska., W poniższej tabeli wymieniono niektóre reprezentatywne strony internetowe, które dostarczają informacji na ten temat. Towarzystwo fizyki zdrowia nie popiera ani nie weryfikuje dokładności jakichkolwiek informacji zawartych na tych stronach. Są one udostępniane wyłącznie w celach informacyjnych.

• Bioelektromagnetics Society
• US Department of Defense
• European BioElectromagnetics Association
• Federal Communications Commission
• US Food and Drug Administration
• ICNIRP (Europe)
• IEEE
• Microwave News
• J., Moulder, Medical College of Wisconsin
• National Council on Radiation Protection & pomiary
• UK Health Protection Agency Radiation Protection Division
• US OSHA
• Wireless Industry (CTIA)
• Health Canada, RF page
• World Health Organization (WHO)