Preocuparea constantă pentru îmbunătățirea calității vieții și pentru utilizarea unor tehnologii industriale performante a determinat, la sfârșitul secolului XX, explozia numărului de surse de radiații electromagnetice neionizante din banda microunde și radiofrecvență (cosmice și industriale) concomitent cu creșterea interesului populației și al specialiștilor pentru evaluarea riscurilor pentru sănătate. În acest context este lesne de înțeles preocuparea atât a cercetătorilor, cât și a populației cu privire la identificarea și evaluarea riscurilor pentru sănătate.
Ce sunt radiațiile electromagnetice neionizante din banda microunde și radiofrecvență?
Acestea sunt radiații cu frecvența cuprinsă între 3 kHz și 300 GHz (lungimea de undă între 100 km și respectiv 1mm) a căror energie nu determină ionizarea materiei (chiar pentru radiațiile de 300 GHz energia este de 3 ori mai mică decât cea necesară pentru ionizarea materiei).
Un câmp electromagnetic (radiație sau undă electromagnetică) este format dintr-un câmp electric (E) și un câmp magnetic (H) perpendiculare între ele și perpendiculare pe direcția de propagare care oscilează sinusoidal între valorile pozitive și cele negative cu o frecvență f.
Distanța dintre două valori maxime pozitive (sau negative) se numește lungime de undă ( ), mărime invers proporțională cu frecvența f.
Câmpul poate fi împărțit în două componente principale '“ componenta reactivă și cea radiativă.
Componenta reactivă se referă la energia înmagazinată în regiunea din apropierea sursei și este responsabilă de efectele asupra omului. Această regiune se găsește în jurul sursei, până la o distanță de aprox. 1/6m~2m și se mai numește și regiunea câmpului apropiat. Măsurătorile în câmp apropiat sunt dificile, deoarece chiar introducerea sondei pentru măsurare poate modifica substanțial câmpul.
Componenta radiativă se găsește la distanțe mai mari de o lungime de undă, această regiune numindu-se și regiunea câmpului îndepărtat, în care unda electromagnetică poate fi descrisă ca o undă plană, raportul dintre intensitatea câmpului electric și cea a câmpului magnetic fiind constant. Această caracteristică este importantă, deoarece face suficientă măsurarea unei singure componente a câmpului, cea electrică sau cea magnetică.
Între cele două regiuni mai există o zonă de tranziție, în care predomină componenta radiativă.
Deoarece lungimea de undă este invers proporțională cu frecvența, aceste regiuni variază considerabil, de la 1mm la 100 km în banda de radiofrecvență (RF).
De exemplu, pentru frecvențe mai mari de 300 MHz (<1m) expunerea populației are loc în regiunea câmpului îndepărtat, exceptând situația în care persoana se apropie la o distanță mai mică de un metru (1 m) de sursă.
Câmpurile electromagnetice pot fi modulate în amplitudine sau frecvență. În cazul în care informația (de exemplu vorbirea) se transmite prin radio, ea trebuie mai întâi convertită în semnal electric. Acest semnal care are o frecvență mult mai mică decât cea de radiofrecvență este mixat cu semnalul RF, iar procesul de mixare se numește modulare.
Alt mod de transmitere a semnalelor RF este cel prin pulsuri, de exemplu în aplicațiile radar. Pulsurile radar durează un timp foarte scurt comparativ cu intervalul dintre pulsuri, astfel că puterea medie emisă este mult mai mică decât puterea de vârf.
Puterea câmpului electric sau magnetic este exprimată sub forma valorii de vârf (pozitive sau negative) sau sub formă rms (rădăcina pătrată din media pătratelor puterilor).
Densitatea de putere (se măsoară în watti/ m2 ) este produsul dintre intensitatea câmpului electric și a câmpului magnetic (puterea undei) raportat la suprafața prin care se propagă undă.
Pentru evaluarea expunerii la frecvențe mai mici de 100 kHz se recomandă utilizarea intensității câmpului electric din țesuturi deoarece această mărime fizică se corelează cu efectele biologice și este la rândul ei corelată cu densitatea de curent.
Pentru frecvențe mai mari se utilizează rata de absorbție specifică a energiei SAR (Specific Absorbtion Rate) care se corelează cu pătratul intensității câmpului electric din țesut.
SAR este rata cu care energia undei este absorbită într-un țesut de masă m și se măsoară în watti /kg (W/kg). Această mărime fizică variază punctual în corp, deoarece câmpul electric se modifică odată cu poziția corpului, iar conductivitatea țesuturilor este diferită.
Pentru evaluarea expunerii la radiațiile electromagnetice (EMF) neionizante din banda microunde și radiofrecvență, literatura de specialitate recomandă două tipuri de abordări:
1. măsurarea puterii sau a altor caracteristici ale câmpurilor electromagnetice (intensitatea câmpului electric sau magnetic) în condiții standardizate de laborator sau în condiții variabile de teren;
2. deoarece caracteristicile câmpurilor electromagnetice depind sensibil de prezența omului în aproprierea surselor de radiații se recomandă evaluarea expunerii prin dozimetrie computațională sau prin dozimetrie bazată pe fantome.
Ultimul tip de dozimetrie se bazează pe caracteristicile câmpului măsurat și pe un model anatomic (fantomele reprezintă structuri ale corpului, de cele mai multe ori configurații ale capului uman construite din materiale cu rezistență electrică asemănătoare cu cea a țesuturilor biologice).
Avantajul principal al acestui tip de dozimetrie îl reprezintă posibilitatea măsurării puterii câmpului electric și magnetic din interiorul corpului într-o situație dată, dezavantajul major fiind reprezentat de dificultățile de calculare ale puterii câmpului electromagnetic în timpul numeroaselor mișcări ale corpului uman.
Surse de microunde și radiofrecvență
- Echipamentele de telecomunicații (antenele) folosite în domeniul comunicațiilor generează câmpuri care acoperă întreg spectrul electromagnetic. La frecvențe joase, structurile sunt masive, cu piloni suport cu înălțimi de 200 '“ 250 m.
În zona pilonilor, câmpul poate să fie de sute de volți/m, câmpul magnetic în apropierea antenelor de 2 '“ 15 amperi / m, iar lângă piloni de 0,2 amperi /m.
- Echipamente cu folosire manuală (hand set)
În această categorie intră telefoanele mobile, telefoanele fără fir, echipamente pentru comunicații de urgență (TETRA) și echipamentele profesionale '“ walkie-talkies. Dispozitive noi care pot fi incluse în această categorie sunt laptop-urile și palmtop-urile cu antenă, care poate fi integrată în aparat sau este vizibilă la suprafața acestuia.
Puterea de emisie a acestor echipamente este de la câțiva miliwatti, pentru telefoanele wireless, la câțiva watti, pentru walkie-talkies, iar banda de frecvență se întinde de la 30 MHz la 5 GHz.
Frecvențele la care operează telefonia mobilă în România sunt 450, 900 și 1800 MHz.
Noile telefoane mobile (sau telefoanele fără fir) sunt proiectate să funcționeze la puteri mult mai mici decât echipamentele industriale, dar riscul pentru sănătate ar putea să apară datorită distanței foarte mici față de corp, ex : 2 cm (în această situație puterea câmpului din interiorul corpului nu poate fi prezisă doar pe baza măsurării puterii câmpului electromagnetic din exteriorul corpului).
La distanțe mai mici de 1 cm de antenă intensitatea câmpului electric localizat poate fi de sute de volți/m, dar aceste valori găsite în absența corpului uman și atât de aproape de antenă nu sunt folosite ca măsură a expunerii.
În aceste condiții trebuie luată în considerare interacția mutuală dintre capul utilizatorului și telefon. Pentru determinarea expunerii umane se folosesc diferite modele, iar mărimea dozimetrică internă SAR se evaluează ca funcție de puterea de emisie. S-au dezvoltat proceduri standard pentru evaluarea SAR (CENELEC 2001 etc.), iar producătorii sunt obligați să asigure informațiile despre rezultatele măsurătorilor.
Expunerea utilizatorului depinde de puterea de emisie a telefonului, localizarea utilizatorului față de stația de bază, poziționarea telefonului față de cap, dimensiunea capului, numărul și durata convorbirilor.
Localizarea geografică e importantă deoarece prin controlul puterii de emisie (APC '“ adaptive power control) aceasta se poate reduce cu un factor de 1000.
Telefoanele fără fir '“ analogice și digitale, au puterea medie de emisie în jur de 10 mW. În regim normal de funcționare, la distanța potrivită față de stația de bază, telefoanele mobile au putere de emisie mică astfel că SAR va fi mai mică decât a telefoanelor fără fir.
- TETRA (Terrestrial Trunked Radio) este un sistem radio digital de urgență introdus din 1997 și care operează la frecvențe de 400 MHz.
- Bluetooth este o tehnică pentru conectarea dispozitivelor mobile (computer, mouse, telefon mobil etc) folosind sistemul radio, în loc de fire. Sistemul operează la 2,45 GHz, cu 1 miliwatt putere de vârf și permite folosirea aparatului pe o rază de 10 m. Puterea de emisie mică duce la expuneri mici, sub limitele recomandate de ICNIRP 1998 (Comisia Internațională pentru protecție împotriva radiațiilor neionizante - limite maxime admise pentru populație).
- Rețelele locale fără fir (wireless LAN '“ wireless local area networks) sunt sisteme pentru legarea în rețea a computerelor sau a altor dispozitive portabile, folosind frecvențe în domeniul GHz.
Transmisiile LAN wireless sunt intermitente, deci puterea medie de emisie este mică și depinde de cantitatea de date transmisă. Expunerea depinde numai de poziționarea corpului față de antenă, de durata transmisiei și de puterea de vârf. În general, măsurătorile au indicat valori mult mai mici decât limitele impuse și acceptate de ICNIRP.
- Dispozitive 'mâini libere'
(hands '“ free kits)
O caracteristică importantă a acestor echipamente este mărirea distanței dintre sursa majoră de expunere, antenă, și capul sau alte părți ale corpului utilizatorului. Echipamentul constă dintr-o cască și un microfon conectat la telefon prin fir sau prin legătură radio fără fir de tip Bluetooth.
Acest tip de echipament ar putea reduce SAR la nivelul capului, datorită distanței mari dintre antenă și cap și datorită faptului că firele conducătoare nu formează un ghid de undă de radiofrecvență eficient. În unele măsurători, SAR lângă cască depășește SAR măsurată în același punct, dar în cazul folosirii directe a telefonului.
- Antene fixe folosite în televiziune și radio
În SUA s-au făcut măsuratori ale intensității câmpurilor electrice și magnetice (Mantiply, 1997) la distanțe între 1 și 100 m față de pilonii pe care erau montate antene și care funcționau la puteri de emisie între 1 și 59 kilowatti și frecvențe între 500 kHz și 1,6 MHz.
Măsurătorile au arătat că la distanța de 1-2 m de turn, câmpul electric este între 95 '“ 720 V/m, iar câmpul magnetic între 0,1 '“ 9,3 A/m. La distanța de 100 de metri de turn, valorile sunt mult mai mici, pentru câmp electric 20 mV/m și pentru câmp magnetic 76 mA/m. Valorile limită pentru expunerea populației la frecvența de 500 kHz sunt 87 V/m pentru câmpul electric și 1,46 A/m pentru câmpul magnetic, iar pentru frecvența de 1,6 MHz valorile limită sunt 68,7 V/m și 0,45 A/m.
Expunerea cea mai mare o are personalul care lucrează efectiv la întreținerea instalației.
- Stații de bază pentru telefonia mobilă
Stațiile de bază pot fi:
- macrocelulare, plasate la o înălțime între 15 și
50 m față de sol și destinate comunicațiilor pe distanțe de câțiva km.
- microcelulare, având antenele plasate la o înălțime mai mică față de sol și destinate convorbirilor pe distanțe de câteva sute de metri.
- picocelulare, pentru a asigura semnal în interiorul clădirilor.
- Într-un studiu realizat în 2000 (Mann, UK) la 17 locații de stații de bază, valorile densității de putere au fost între10 W/m2 și 1 m W/m2 cu un maxim la 8,3 W/m2 .
În toate cazurile în care s-au făcut măsurători în locuri în care populația are acces, valorile câmpului electromagnetic au fost mai mici decât limitele ICNIRP.
Antenele de telefonie mobilă emit direcțional, fasciculul principal fiind în fața antenei, astfel că undele electromagnetice nu sunt emise nici în spatele antenei și nici sub amplasamentul acesteia.
Cel mai probabil, persoanele care locuiesc în apropierea unei stații de bază, dar nu în direcția fasciculului principal al antenei, sunt expuse la valori asemănătoare cu valorile câmpului în absența antenei.
Persoanele care locuiesc în direcția fasciculului principal pot fi, de asemenea, expuse la valori ambientale, deoarece pereții locuinței și casele poziționate între stația de bază și locuință ecranează undele electromagnetice. O expunere la valori mai mari se poate întâlni atunci când undele electromagnetice sunt împrăștiate sau reflectate de pereții caselor.
Expunerea depinde, deci, de distanța față de antenă, traficul convorbirilor, direcția fasciculului, caracteristicile de împrăștiere și atenuare a undei, contribuția altor semnale provenite de la alte surse.
În apropierea stațiilor de bază sunt considerate «locuri sensibile» grădinițe, școli, spitale sau parcuri.
Efectele câmpurilor electromagnetice
Efectele câmpurilor de RF cu țesuturile pot fi atât de natură termică, cât și netermică.
1. Efectele termice apar datorită conductibilității electrice a majorității țesuturilor biologice. Câmpurile electrice induse în organism generează curenți electrici ai căror energie, prin disipare, determină creșterea temperaturii.
Deoarece multe reacții biochimice sunt puternic dependente de temperatură, este plauzibil ca modificarea acesteia să ducă la efecte biologice. Se consideră că atâta timp cât limitele recomandate de ICNIRP nu sunt depășite, apariția unor efecte biologice datorate efectelor termice este improbabilă.
2. Efectele netermice pot apărea ca urmare a mai multor interacții dintre câmpul electric și diferite componente ale țesuturilor biologice, de exemplu modificări în conformația proteinelor (Bohr și Bohr, 2000) sau efecte asupra legării unor mediatori de receptori celulari - Ca2+ de exemplu (Chiabrera et al, 2000), procese care la rândul lor declanșează o cascadă de evenimente intra și intercelulare.
Studiile celulare (in vitro) sunt cel mai utilizate pentru depistarea mecanismelor de interacție deoarece, spre deosebire de studiile in vivo pe animale sau studiile epidemiologice, se realizează în condiții controlate, rezultatele se obțin în timp scurt și permit elaborarea unor modele matematice de studiu. Totuși, studierea numai a celulelor sau a sistemelor izolate nu permite observarea nenumăratelor interacții care au loc în întreg organismul.
În prezent, se consideră că nu sunt date concludente pentru validarea ipotezei oncogenice (direct sau prin promovarea altor agenți carcinogeni). Nici ipoteza genotoxicității nu este susținută deoarece, pe ansamblu, nu s-au observat proliferare sau transformare celulară, modificarea ratei de mutație sau schimburi de cromatide surori în cazul expunerii la câmpuri de radiofrecvență.
Într-un singur studiu (Mashevich et al, 2003) s-a raportat apariția unei aberații cromozomiale, iar în altul (Zhang et al, 2002) s-a observat inducerea de leziuni ADN prin sinergie cu un agent genotoxic. Rezultatele privind formarea de micronuclei sunt variabile și dificil de interpretat.
Deși a fost studiată o gamă largă de condiții de expunere și de modele biologice, studiile celulare nu au relevat un mecanism bine definit al interacției câmpurilor de radiofrecvență cu sistemele vii.
Studiile in vivo au urmărit ipoteza conform căreia expunerea la câmpuri cu nivele mici poate să determine, în absența încălzirii țesuturilor, creșterea riscului de apariție a cancerului, afectarea capacității de reproducere sau a activității cerebrale.
Două studii recente (Vijayalaxmi et al, 2001 și 2003) care au folosit modele bine stabilite pe animale nu au găsit dovezi în privința existenței efectelor genotoxice sau mutagenice. Unul dintre acestea a folosit pentru expunere o radiație specifică sistemelor de telefonie mobilă.
Un alt studiu (Sykes et al, 2001) a raportat o reducere semnificativă a frecvenței de recombinare intracromozomiale după expunerea la radiație tip GSM, dar rezultatele variază și semnificația biologică a acestui efect este neclară.
Studii recente care au examinat potențialul carcinogenic al radiațiilor folosite în telefonia mobilă au raportat, în general, lipsa vreunei influențe asupra incidenței tumorale.
Un studiu demn de amintit e cel al lui Utteridge et al (2000) al cărui rezultat nu se coroborează, însă, cu un studiu similar al lui Repacholi (1997) care a găsit că expunerea la radiație GSM a cauzat creșterea incidenței limfomului într-o linie de șoareci predispuși la inducerea limfomului. În studiul lui Utteridge s-a folosit un număr mai mare de animale, dozimetria a fost mai bună, perioada de ținere sub observație a animalelor a fost mai mare, iar histiopatologia a fost completă.
Fertilitatea masculină este sensibilă la creșterea temperaturii, iar studiile pe animale au confirmat o sensibilitate similară în cazul expunerii la radiații de RF cu nivele termice. Expunerea cronică la nivele scăzute, netermice a fost, în general, fără efect.
Cele mai multe studii care au investigat efectele radiației de RF asupra sistemului nervos nu au găsit efecte în exprimarea genelor sau în privința creșterii permeabilității barierei hemato-encefalice.
În cazul unei expuneri intense este posibil ca activitatea colinergică la nivelul creierului să fie influențată (Lai et al, 2000). Aceste modificări pot determina efecte asupra învățării spațiale și memoriei, dar astfel de rezultate trebuie confirmate.
În privința studiilor epidemiologice se pot spune următoarele:
- Radiația de RF poate duce la efecte termice cu efecte negative numai dacă limitele propuse de ICNIRP sunt depășite.
- Câmpurile în pulsuri pot avea efecte auditive care însă nu determină efecte pe termen lung asupra stării de sănătate.
- Câmpurile de RF la care este posibil să fie expusă populația nu pot cauza cataractă oculară.
- 3 din 5 studii publicate au sugerat scăderea cantității de spermă la muncitorii expuși la câmpuri de RF, dar toate aceste studii au implicat un număr mic de subiecți (Hjollund si Bonde, 1997; Weyandt et al, 1996; Lancranjan et al, 1975).
- Există puține date epidemiologice despre fertilitatea femeilor expuse la radiații, iar rezultatele sunt incerte (Higier și Baraska, 1967; Larsen et al, 1991). Probabil câmpurile nu induc avort spontan la femeile expuse în timpul sarcinii (Larsen et al, 1991; Taskinen et al, 1990) și nici creșterea malformațiilor congenitale (Kallen et al, 1982; Kurppa et al, 1982; Taskinen et al, 1990).
- Studii făcute în Europa de Est și în Scandinavia au relevat o creștere marcantă în prevalența simptomelor neurastenice (oboseală, tulburări de somn, amețeli, dureri de cap etc.) la oamenii expuși la câmpuri de RF, dar rezultatele sunt incerte, variind de la țară la țară.
- Modificările hematologice raportate la muncitorii expuși sunt nesemnificative și nu sugerează existența unui efect negativ (Djordjevic et al, 1983).
Sintetizând literatura de specialitate reiese că majoritatea surselor intenționale nu emit radiații electromagnetice neionizante din banda microunde și radiofrecvență peste limitele maxime admise de către Normele Generale de Protecție a Muncii 2002 și ICNIRP 1998.
În ansamblu, studiile epidemiologice nu au găsit date care să susțină convingător ipoteza conform căreia există un risc crescut de incidență a tumorilor cerebrale, a leucemiei sau a altor cancere în corelație cu folosirea telefoanelor mobile. Aceste studii nu se pot pronunța, însă, în privința riscului folosirii pe termen lung a telefoanelor mobile și a expunerii zilnice sau cumulative la nivele înalte de radiație sau a apariției unor tipuri rare de tumori.
În contextul existenței acestei incertitudini științifice privind efectele expunerii la câmpuri electromagnetice, se recomandă adoptarea principiului de precauție (deja adoptat în Italia, Franța, Belgia) care presupune reconsiderarea limitelor propuse de ICNIRP pentru anumite frecvențe, precum și măsuri administrative, de exemplu, amplasarea antenelor de telefonie mobilă la distanță de zonele în care se desfășoară activități cu copii sau persoane bolnave, interzicerea utilizării telefoanelor mobile de către copii cu vârsta mai mică de 16 ani, informarea și formarea populației, în speță utilizarea unor jurnale, mai ales de către persoanele cu risc de expunere la surse (utilizatori de perne electrice, procedee fizioterapeutice, utilizatori de telefon mobil etc.) și nu în ultimul rând susținere din partea factorilor de decizie privind dezvoltarea unei logistici adecvate de monitorizare a câmpurilor și a efectelor, gestionată de Institutul de Sănătate Publică București din structura Ministerului de Sănătate. Sunt așteptate, în continuare, rezultate din partea comunității științifice.
Bibliografie:
1. Health effects from radiofrequency electromagnetic fields '“ Report of an Independent Advisory Group on Non -Ionising Radiation, 2003
2. Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz), International Commission on Non-ionizing Radiation Protection '“ ICNIRP, 1998
3. Normele Generale de Protecția Muncii, ed.2002
