|
ELEKTROMAGNETİK IŞINIMLARIN İNSAN
SAĞLIĞINA ETKİSİ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Elektromanyetik alan (EM) ışımasının insanlara ve diğer
canlılara zararlı etkisi olduğu anlaşılmıştır. EM ışıması etkisinde kalan
canlılar, EM enerjisini soğurmaktadır. Soğurulan EM enerjisi vücutta ısınmaya
yol açmakta ve bazı organlardaki elektrik akımlarının değişmesine neden
olmaktadır. EM ışınım ayrıca doku hücrelerinin kimyasal yapısını da
bozmaktadır. EM ışınımın kimyasal etkileri hücrelerdeki büyük moleküllerin
bozulmasına, hücre zarlarının birbirine yapışmasına, hücre iyon dengesinin
bozulmasına, sinir sisteminin etkilenmesine, beyinin elektriksel işareti
(EEG)’nin değişmesine, uykusuzluğa, baş ağrısına,
baş dönmesine neden olabilir. EM ışınımının soğurulmasının baş ağrısı, hafıza
kaybı, sinir sistemi bozuklukları, dolaşım sistemi bozuklukları, bağışıklık
sisteminin zayıflaması, karmaşık rüyaların görülmesi gibi hasarlara yol
açtığı iddia edilmektedir. EM enerji soğurulmasının göze, üreme organlarına,
sinir sistemine, dolaşım sistemine de kötü etkileri vardır. Yapılan
çalışmalar EM ışımasının belirli bir değerin altında olduğunda insan üzerinde
zararlı etkilerinin az olduğunu göstermektedir. Elektromanyetik Işınım Işınım, enerjinin bir ortamda dalga veya tanecik halinde yayılması olarak tanımlanır. Elektromanyetik (EM) ışınım ise elektromanyetik dalganın herhangi bir ortamda yayılmasıdır. Bir TEM dalgasının (enine EM dalgası) şekil 1’de verilmiştir. Enerji akışı, dalga yayılması veya
parçacık akışı şeklinde karşımıza çıkar. Bu da elektromanyetik dalganın
“dalga-parçacık” ikili davranışı olarak bilinir. Işınım enerjisini Joule cinsinden W = h*f (1) bağıntısı ile verebiliriz. Burada h; planck sabitidir. (h = 6,626.10–34J.s) ve
f hertz cinsinden frekansdır. Elektron-Volt (eV) cinsinden ışınım enerjisi W = 4,14125.10–15 * f(eV)(2) Şeklinde verilebilir. (1 eV = 1,6.10-19 J ) İyonlaşma, elektronun çekirdekten koparılarak serbest
hale gelmesidir. En basit atom olan hidrojen atomunda iyonlaşma enerjisi 13,6
eV’dur. İyonlaştırma molekül yapıda değişime neden
olur. Bu değişme biyolojik dokuda, DNA’nın yapısında, genetik yapıda
bozulmalara eden olur. Yüksek enerjili parçacık biyolojik molekülü
iyonlaştırıp biyolojik bozulmalara neden olur. 10 eV’luk
bir enerjiden daha büyük bir enerjiye sahip parçacık biyolojik molekülü
iyonlaştırıp biyolojik bozulmalara neden olabilir. EM alan ışımasına aynı zamanda “iyonize yapmayan”
ışınım da denir. Maddeleri iyonize edecek kadar enerjisi olmayan bütün
elektromanyetik alan ve ışınıma iyonize yapmayan ışınım denir. İyonize
yapmayan ışınımda, her foton 12 eV’dan daha az
enerjiye, 100 nm’den daha uzun dalga boyuna ve 300 THz’den daha düşük frekansa sahiptir. (WHO) Elektromanyetik Işınım Kaynakları Elektrik enerjisi ile çalışan birçok alet ve sistemler elektromanyetik enerji yayarlar. EM ışınım yayan sistem ve aletlerin bir kısmı aşağıda sıralanmıştır.: a)Çeşitli elektrikli ev aletleri b)Enerji nakil hatları ve trafo istasyonları c)Elektrikli trenler d)TV, Bilgisayar ekranları e)İndüksiyon fırınları ve indüksiyon kaynak makinaları f)Radyo, TV ve telsiz verici istasyonlarının antenleri g)Radar sistemleri (sürekli ve darbeli) h)Uydu iletişim sistemleri i)Tedavide kullanılan tıbbi elektriksel cihazlar j)Mikrodalga fırınları k)Sanayide RF frekansında çalışan çeşitli sistemler l)GSM Haberleşme sistemi (Temel baz istasyonu anteni ve
cep telefonu anteni) Yüksek Frekans EM ışımasının Etkileme
Sınırları ve Standartları İnsan vücudu yüksek frekans alanlarına duyarlıdır. Vücut ışınan enerjiyi yutar. Yutulan enerji ısıya dönüşür. Yüksek frekans alan tüm vücut veya belli bir bölgede ısı oluşur. Isı içerde oluştuğu için ısı algılayıcı olan derimiz tarafından algılanmaz. Bu yüzden vücut sıcaklığı kontrol sistemi etkilenir. Bu etki frekansa bağımlıdır. Darbeli ışınım örneğin (radar, GSM sistemi) biyolojik sisteme sürekli ışınımdan daha fazla etki eder. Hücre zarı da etkilenir. Teknolojik gelişmeler sonucu EM enerjisini yayınlayan
cihazların sayısı hızla artmıştır. EM ışımasının artması ile birlikte insan
sağlığı üzerinde zararlı etkileri de artmıştır. Bu zararlı etkileri azaltmak
için EM ışımasının belirli bir değerde olmasını öngören standartlar
geliştirilmiştir. EM ışıma canlıya ulaştığında, bu canlı tarafından
soğurulmaktadır. Enerji soğurulması ile ilgili tanımlar şöyledir. İnsan
vücudu bir anten gibi davrandığından belirli bir dalga boyunda vücut daha
fazla enerji yutar. Vücudun boyutu yarım dalga boyu (rezonas
frekansı) olduğunda daha fazla enerji yutar. Çocuklar, yetişkinlerden daha
yüksek rezonans frekansına sahiptirler. Özgül Soğurulma,
SA (Specific Absorption) Biyolojik dokunun birim kütlesi tarafından soğurulan enerji
miktarıdır. Ağırlığı dm olan bir
kütle tarafından soğurulan enerji dW ise özgül soğurma SA = dW dm ‘dir. Kütlenin dm = r dV olduğu gözönüne alınırsa, özgül soğurulma SA = dW = dW dmrdV şeklinde verilebilir. SA’nın birimi J/Kg’dır. rise (kg/m3)cinsinden vücut yoğunluğunu
göstermektedir. Özgül Soğurulma
Hızı, SAR (Specific Absorption
Rate) Vücut dokuları tarafından soğurulan enerjinin soğurulma
hızıdır. d(dw)
= d(dw) SAR = d(SA)
=dmrdV dtdtdt Özgül soğurulma hızının birimi (W/Kg)’dır. Ayrıca özgül soğurulma, SAR’ın
zamana göre integraline eşittir. t SA = ò (SAR) dt
0 SAR aşağıdaki bağıntılardan da bulunabilir. SAR =s E2 r SAR = c1 dT dt SAR = ôJ ï2 r.s Burada: E : Vücuttaki elektrik alan şiddetini [V/m] s : Vücut iletkenliği [S/m] c1: Vücudun özgül ısı kapasitesi [J/kg.K] dT : Vücut
sıcaklığının zamana göre değişim hızını [K/s] dt J : Vücutta
ışınım sonucu oluşan akım yoğunluğunu [A/m2]
temsil eder. 1-4 [W/kg]’lık SAR
aralığında gözlenen bioetkinin ısıl olduğu
düşünüldüğünden SAR eşiğinin frekanstan bağımsız olduğu kabul edilmektedir. 4
W/kg’lık bir ışınıma maruz bırakılan insanın vücut
sıcaklığı 1oC’den az yükseltilmektedir. (Bu sıcaklık yükselmesi
kabul edilebilir derecededir). EM ışımasının, insan sağlığı üzerine zararlı
etkilerinin başladığı SAR değeri 4W/kg olarak kabul edilir. EM ışınımın
zararlı etkilerini azaltmak için mesleki temel etkileme sınırı, etkilenme SAR
sınırı değerinin 1/10’u olarak alınır. Yani mesleki ortalama etkilenme SAR
sınırı, 4/10 = 0,4 [W/kg]’dır. Burada güvenlik katsayısı olarak 1/10
alınmıştır. Genel halk sağlığı için güvenlik katsayısı 5 kat daha artırılarak
1/50 seçilmiştir. Yani genel halk sağlığı ortalama etkilenme SAR sınırı, 4/50
= 0,08 [W/kg] olarak belirlenmiştir. İnsan vücudunda soğurulan enerji dağılımı homojen
olmadığından ve EM ışınımın etkilenme koşullarına bağlı olduğu için, ortalama
SAR kesin sınır değildir. Tüm vücudun ortalama SAR’ı
0,4 [W/kg]’dan az olmasına rağmen soğurulan enerji sınırlı sayıdaki dokuda
yığılabilir. Bundan dolayı yerel sıcaklık yükselmesini önlemek için vücudun
herhangi bir kısmı için ek temel sınır 2W/100g önerilmektedir. Gözler, EM
ışımasında kritik organlardan biridir. Bu nedenle gözlere dikkat edilmesi
gerekir. IRPA (The International
Protection Association), Uluslararası Işınımda Korunma Birliği ve ANSI
(American National Standarts Institute), Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü, RF
ışımasının insan sağlığı üzerine zararlı etkilerinin SAR = 4 W/Kg’dan daha büyük değerlerde oluştuğunu gözönüne alarak bu değerin onda biri (1/10), yani 0,4
W/kg sınır değer olarak almıştır. Bu değer, RF ışımasının mesleki etkilenme
sınırı (Occupational Exposure
Limits) olarak benimsenmiştir. Bu değer tüm gövde
için verilen ortalama SAR değeridir. Bazı koşullarda kol ve bacaklarda yerel
SAR 0,4 W/kg’ı aşabilir. Bu nedenle IRPA, yerel SAR
sınırı için kol ve bacaklarda 2 W/100g ve vücudun diğer kısımlarında 1 W/100g
değerlerini önermiştir. Genel halk sağlığı ışıma sınırı (Exposure
limits for the general population) 5 kat
daha küçük seçilmiştir. Yani genel halk sağlığı için ortalama etkilenme SAR
sınırı 0,08 (W/Kg)’dır. EM ışımasının mesleki etkilenme sınırı Çizelge 1’de verilmiştir.
Bu değer, 10 MHz –300 GHz
için SAR = 0,4 [W/Kg] değerinden türetilmiştir. Bu sınır değeri bir veya
birden fazla RF ışıma kaynağı tarafından vücudun bir çalışma günü boyunca
herhangi bir 6 dakikalık periyottaki ortalama etkilenme değeridir. Mesleki
etkilenme sınırı, sistemin gerçekleştirilmesinde ve bakımında çalışanların
ışımaya karşı korunur olmaları edeniyle genel halk sağlığı sınırından daha
yüksek tutulmuştur. Çizelge 1- IRPA RF ışımasının mesleki
etkilenme sınırı (IRPA 1988a)
Frekanslar MHz cinsinden Genel halk sağlığı için RF ışıması 10 MHz’den büyük frekanslarda tüm vücut için herhangi bir 6
dakikalık sürede ortalama SAR = 0.08 W/Kg değerini aşmamalıdır. RF ışımasının
genel halk sağlığı için etkileme sınırı Çizelge 2’de verilmiştir. Bu değerler
10 MHz – 300 için SAR=0.08 W/Kg değerinden
türetilmiştir. Bu sınırlar sürekli veya modülasyonlu bir veya birden fazla
elektromanyetik ışımasının etkisinde kalan tüm vücudun 24 saatlik bir gün
sırasında herhangi bir 6 dakikalık süresindeki ortalama etkilenme değeridir. Çizelge 2-IRPA RF ışımasının genel
halk sağlığı için etkilenme sınırı (IRPA 1988a)
Frekanslar MHz cinsinden Ölçüm Yöntemleri EM ışınımına maruz kalma ölçümleri, temel olarak alan şiddeti veya güç akı yoğunluğu ölçerek elde edilir. Pek çok etkilenme (maruz kalma) durumlarında elektrik ve magnetik alan şiddetleri arasındaki basit ilişkiler yoktur. Bu iki değer için uzak alan şartlarına göre birbirlerine dönüşüm mevcut olmadığından her bir değer ayrı ayrı ölçülmelidir. Alan şiddeti veya güç yoğunluğu ölçen aletler üç birimden
oluşur. Bunlar algılayıcı (kafa, prob.), bağlantı
kabloları, ölçme ve değerlendirme birimi. Dipoller elektrik alan
algılayıcı, çerçeveler ise magnetik alan algılayıcı
olarak kullanılır. Algılayıcılar tarafından alınan işaretler bağlantı
kabloları ile ölçme ve değerlendirme birimine iletilir. Burada, ölçülecek
büyüklük değerlendirilerek ölçü aletinin ekranında verilir. 1 MHz’in altındaki aletler genel
olarak elektrik alan şiddeti, magnetik akı
yoğunluğunu veya akı değişimini ölçerler. 1 MHz’den
büyük frekanslarda ölçülen değerler, ortalama alan şiddetinin karesi çE ç2ê , çH ç2 veya eşdeğer düzlem dalga güç akı yoğunluğunun ortalamasıdır. Kullanılan ölçü aleti aşağıda verilen parametrelerin bir veya
birkaçını gösterebilecek şekilde olmalıdır. a)Ortalama güç yoğunluğunu (W/m2, mW/cm2) b)Ortalama E alanını (V/m) veya E alanın karesel ortalamasını c)Ortalama H alanını (A/m) veya H alanın karesel ortalamasını Güç yoğunluğunun yakın alanda ölçülmesi zordur. Güç yoğunluğu
uzak alanda E alan algılayıcısı veya H alan algılayıcı ile ölçülür. Kutu kutu kutu Haberleşme için mutlaka belirli seviyede bir güce ihtiyaç vardır. Siz vericinizi şehir dışına koyarsınız; ama haberleşme şehir içinde yapılacak.Bu gücü artırmak zorundasınız.Kuşkusuz bunun yakınında olanlara daha fazla zararı var.Mesela 10 Watt kullanılacak yerde 100 Watt kullanmak zorunda kalacaksınız.Bazı durumlarda bu çözüm getirebilir; ama kalabalık şehirlerde bunu çözemezsiniz. Şimdi genel ölçülerde, 900 megahertzlik sistemde, baz istasyonlarının birbirleri arasındaki aralık, teorik olarak, 30 kilometredir. Biliyorsunuz ki haberleşme olabilmesi için verici ve alıcının birbirini görmesi lazım.Biz buna "Görme Doğrultusunda Haberleşme" diyoruz.Arada bir engel olduğu zaman kesinlikle haberleşemiyorsunuz.Bu yüzden de bu düşünceler ışığı altında, bu ortalama 30 kilometrelik mesafe 10 kilometreye düşüyor, Bazen birçok yerde 2 kilometrede bir temel istasyon yahut yer istasyonu koymak zorundasınız; bu bir gerçek, bu gerçeği unutmamamız gerekiyor.Bunu şehir dışına taşıdığınız zaman gücünü çok arttıracaksınız, bunun etkisi de o antene yakın olan insanlara biraz daha olacak. EM dalga ışınımı bir ortamda yayılırken gölgelenme,
engellenme, saçılma, yansıma ve kırılma gibi çeşitli olaylardan ve uzaklıktan
dolayı gücünde azalma olur. EM dalganın hiçbir etkiye maruz kalmadığı ideal
bir ortamdaki zayıflamasına EM dalganın serbest uzay kaybı denir. Serbest
uzay kaybı Lf (dB)
ile verilir. Lf = 32.4 + 20Logf + 20Logd [dB], burada f, MHz ve d; km cinsindendir. Çizelge 3’de çeşitli frekanslarda ve çeşitli d
uzaklıklarındaki serbest uzay zayıflaması verilmiştir.
Çizelge 10’dan çeşitli frekanslardaki serbest uzay
zayıflamasını bulabiliriz. Örneğin; f= 900 MHz’de
ve d= |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||