تُستخدم الطاقة الكهرومغناطيسية ذات التردد الراديوي (RF) وإشعاع الميكروويف في مجموعة متنوعة من التطبيقات في الصناعة والتجارة والطب والبحث ، وكذلك في المنزل. في نطاق التردد من 3 إلى 3 × 108 كيلوهرتز (أي 300 جيجاهرتز) نتعرف بسهولة على التطبيقات مثل البث الإذاعي والتلفزيوني والاتصالات (الهاتف البعيد المدى ، والهاتف الخلوي ، والاتصالات اللاسلكية) ، والرادار ، والسخانات العازلة للكهرباء ، وسخانات الحث ، وإمدادات الطاقة المحولة وشاشات الكمبيوتر.
إن إشعاع التردد الراديوي عالي الطاقة هو مصدر للطاقة الحرارية يحمل جميع الآثار المعروفة للتسخين على الأنظمة البيولوجية ، بما في ذلك الحروق والتغيرات المؤقتة والدائمة في التكاثر وإعتام عدسة العين والموت. بالنسبة لمجموعة واسعة من الترددات الراديوية ، فإن إدراك الجلد للحرارة والألم الحراري لا يمكن الاعتماد عليه في الكشف ، لأن المستقبلات الحرارية موجودة في الجلد ولا تشعر بسهولة بالحرارة العميقة للجسم التي تسببها هذه المجالات. هناك حاجة لحدود التعرض للحماية من هذه الآثار الصحية السلبية للتعرض الميداني للترددات الراديوية.
التعرض المهني
التدفئة التعريفي
من خلال تطبيق مجال مغناطيسي متناوب مكثف ، يمكن تسخين مادة موصلة عن طريق الحث التيارات إيدي. يستخدم هذا التسخين للتزوير ، التلدين ، اللحام بالنحاس واللحام. تتراوح ترددات التشغيل من 50/60 إلى عدة ملايين هرتز. نظرًا لأن أبعاد الملفات التي تنتج المجالات المغناطيسية غالبًا ما تكون صغيرة ، فإن خطر التعرض عالي المستوى لكامل الجسم يكون ضئيلًا ؛ ومع ذلك ، يمكن أن يكون التعرض لليدين مرتفعًا.
التسخين العازل
تستخدم طاقة الترددات الراديوية من 3 إلى 50 ميجاهرتز (بشكل أساسي عند ترددات 13.56 و 27.12 و 40.68 ميجاهرتز) في الصناعة لمجموعة متنوعة من عمليات التدفئة. تشمل التطبيقات ختم البلاستيك والنقش وتجفيف الغراء ومعالجة النسيج والمنسوجات والأعمال الخشبية وتصنيع منتجات متنوعة مثل القماش المشمع وأحواض السباحة وبطانات قاع الماء والأحذية ومجلدات فحص السفر وما إلى ذلك.
تظهر القياسات الواردة في الأدبيات (Hansson Mild 1980 ؛ IEEE COMAR 1990a ، 1990b ، 1991) أنه في كثير من الحالات ، مجالات التسرب عالية جدًا بالقرب من أجهزة RF هذه. غالبًا ما يكون العاملون في الخدمة من النساء في سن الإنجاب (أي من 18 إلى 40 عامًا). غالبًا ما تكون مجالات التسرب واسعة النطاق في بعض المواقف المهنية ، مما يؤدي إلى تعرض المشغلين لكامل الجسم. بالنسبة للعديد من الأجهزة ، تتجاوز مستويات التعرض للمجال الكهربائي والمغناطيسي جميع إرشادات أمان التردد اللاسلكي الحالية.
نظرًا لأن هذه الأجهزة قد تؤدي إلى امتصاص عالي جدًا لطاقة التردد اللاسلكي ، فمن المهم التحكم في مجالات التسرب التي تنبعث منها. وبالتالي ، يصبح الرصد الدوري للتردد اللاسلكي ضروريًا لتحديد ما إذا كانت مشكلة التعرض موجودة.
نظم الاتصالات
يتعرض العاملون في مجالات الاتصالات والرادار فقط لقوى مجال منخفضة المستوى في معظم المواقف. ومع ذلك ، فإن تعرض العمال الذين يتعين عليهم تسلق أبراج FM / التلفزيون يمكن أن يكون مكثفًا ، كما أن احتياطات السلامة ضرورية. يمكن أن يكون التعرض أيضًا كبيرًا بالقرب من خزانات جهاز الإرسال التي تم هدم أقفالها وفتح الأبواب.
التعرض الطبي
كان الإنفاذ الحراري قصير الموجة أحد أقدم تطبيقات طاقة الترددات الراديوية. عادة ما تستخدم الأقطاب الكهربائية غير المحمية لهذا الغرض ، مما قد يؤدي إلى حقول شاردة عالية.
تم استخدام مجالات التردد الراديوي مؤخرًا بالاقتران مع المجالات المغناطيسية الثابتة في التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي). نظرًا لأن طاقة التردد اللاسلكي المستخدمة منخفضة ويتم احتواء المجال بالكامل تقريبًا داخل حاوية المريض ، فإن التعرض للمشغلين لا يكاد يذكر.
الآثار البيولوجية
يستخدم معدل الامتصاص النوعي (SAR ، يقاس بالواط لكل كيلوغرام) على نطاق واسع ككمية لقياس الجرعات ، ويمكن اشتقاق حدود التعرض من SARs. يعتمد معدل الامتصاص النوعي (SAR) للجسم البيولوجي على معلمات التعرض مثل تردد الإشعاع ، والشدة ، والاستقطاب ، وتكوين مصدر الإشعاع والجسم ، وأسطح الانعكاس ، وحجم الجسم ، والشكل ، والخصائص الكهربائية. علاوة على ذلك ، فإن التوزيع المكاني لـ SAR داخل الجسم غير منتظم إلى حد كبير. ينتج عن ترسب الطاقة غير المنتظم تسخين غير منتظم في أعماق الجسم وقد ينتج تدرجات درجة حرارة داخلية. عند الترددات التي تزيد عن 10 جيجاهرتز ، تترسب الطاقة بالقرب من سطح الجسم. يحدث الحد الأقصى لمعدل الامتصاص النوعي عند حوالي 70 ميجاهرتز للموضوع القياسي ، وحوالي 30 ميجاهرتز عندما يكون الشخص على اتصال بأرض التردد اللاسلكي. في الظروف القاسية من درجة الحرارة والرطوبة ، من المتوقع أن تسبب SARs لكامل الجسم من 1 إلى 4 W / kg عند 70 MHz ارتفاع درجة الحرارة الأساسية بحوالي 2 درجة مئوية في البشر الأصحاء في ساعة واحدة.
التسخين بالترددات الراديوية هو آلية تفاعل تمت دراستها على نطاق واسع. لوحظت التأثيرات الحرارية عند أقل من 1 وات / كجم ، ولكن لم يتم تحديد عتبات درجة الحرارة بشكل عام لهذه التأثيرات. يجب مراعاة ملف تعريف الوقت ودرجة الحرارة عند تقييم الآثار البيولوجية.
تحدث التأثيرات البيولوجية أيضًا عندما لا يكون تسخين التردد الراديوي آلية مناسبة ولا ممكنة. غالبًا ما تتضمن هذه التأثيرات مجالات RF مُعدَّلة وأطوال موجية مليمترية. تم اقتراح فرضيات مختلفة ولكنها لم تسفر بعد عن معلومات مفيدة لاشتقاق حدود التعرض البشري. هناك حاجة لفهم الآليات الأساسية للتفاعل ، لأنه ليس من العملي استكشاف كل مجال من مجالات الترددات الراديوية لتفاعلاته الفيزيائية الحيوية والبيولوجية المميزة.
تشير الدراسات البشرية والحيوانية إلى أن مجالات التردد الراديوي يمكن أن تسبب آثارًا بيولوجية ضارة بسبب التسخين المفرط للأنسجة الداخلية. توجد مستشعرات حرارة الجسم في الجلد ولا تشعر بسهولة بالحرارة العميقة داخل الجسم. لذلك قد يمتص العمال كميات كبيرة من طاقة التردد اللاسلكي دون أن يدركوا على الفور وجود مجالات تسرب. كانت هناك تقارير تفيد بأن الأفراد الذين تعرضوا لمجالات التردد اللاسلكي من معدات الرادار وسخانات وسدادات التردد الراديوي وأبراج الراديو والتلفزيون قد تعرضوا لإحساس بالاحترار بعد تعرضهم لبعض الوقت.
هناك القليل من الأدلة على أن إشعاع التردد الراديوي يمكن أن يؤدي إلى الإصابة بالسرطان لدى البشر. ومع ذلك ، فقد اقترحت دراسة أنه قد يعمل كمحفز للسرطان في الحيوانات (Szmigielski وآخرون ، 1988). الدراسات الوبائية للأفراد المعرضين لمجالات التردد الراديوي قليلة العدد وهي محدودة النطاق بشكل عام (Silverman 1990 ؛ NCRP 1986 ؛ WHO 1981). تم إجراء العديد من الدراسات الاستقصائية للعمال المعرضين مهنياً في دول الاتحاد السوفيتي السابق وأوروبا الشرقية (روبرتس وميشيلسون 1985). ومع ذلك ، فإن هذه الدراسات ليست قاطعة فيما يتعلق بالآثار الصحية.
تشير التقييمات البشرية والدراسات الوبائية على مشغلي أجهزة ختم RF في أوروبا (Kolmodin-Hedman et al. 1988 ؛ Bini et al. 1986) إلى احتمال ظهور المشكلات المحددة التالية:
- RF حروق أو حروق من ملامسة الأسطح الساخنة حراريًا
- خدر (أي تنمل) في اليدين والأصابع ؛ حساسية اللمس المضطربة أو المتغيرة
- تهيج العين (ربما بسبب أبخرة من مادة تحتوي على الفينيل)
- الاحترار الشديد وعدم الراحة في أرجل المشغلين (ربما بسبب تدفق التيار عبر الأرجل إلى الأرض).
موبايلات
يتزايد استخدام الهواتف اللاسلكية الشخصية بسرعة ، وقد أدى ذلك إلى زيادة عدد المحطات القاعدية. غالبًا ما توجد هذه في الأماكن العامة. ومع ذلك ، فإن التعرض للجمهور من هذه المحطات منخفض. تعمل الأنظمة عادةً على ترددات قريبة من 900 ميجاهرتز أو 1.8 جيجاهرتز باستخدام إما تقنية تماثلية أو رقمية. الهواتف عبارة عن أجهزة إرسال لاسلكية صغيرة ومنخفضة الطاقة يتم حملها بالقرب من الرأس عند الاستخدام. يمتص الرأس بعض الطاقة المشعة من الهوائي. تظهر الحسابات والقياسات العددية في الرؤوس الوهمية أن قيم معدل الامتصاص النوعي يمكن أن تكون في حدود بضعة وات / كجم (انظر المزيد من بيان اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين ، 1996). زاد القلق العام بشأن المخاطر الصحية للمجالات الكهرومغناطيسية وتخصص العديد من البرامج البحثية لهذا السؤال (McKinley et al. ، تقرير غير منشور). العديد من الدراسات الوبائية جارية فيما يتعلق باستخدام الهاتف المحمول وسرطان الدماغ. حتى الآن ، تم نشر دراسة حيوانية واحدة فقط (Repacholi et al.1997) مع الفئران المعدلة وراثيًا التي تعرضت ساعة واحدة يوميًا لمدة 1 شهرًا لإشارة مشابهة لتلك المستخدمة في الاتصالات المتنقلة الرقمية. بحلول نهاية التجارب ، كان 18 من 43 حيوان مكشوف مصابون بأورام ليمفاوية ، مقارنة بـ 101 من 22 في المجموعة المعرضة للشمس. كانت الزيادة ذات دلالة إحصائية (p > 0.001). لا يمكن تفسير هذه النتائج بسهولة فيما يتعلق بصحة الإنسان وهناك حاجة إلى مزيد من البحث حول هذا الموضوع.
المعايير والمبادئ التوجيهية
أصدرت العديد من المنظمات والحكومات معايير وإرشادات للحماية من التعرض المفرط لمجالات التردد اللاسلكي. قدم Grandolfo و Hansson Mild (1989) مراجعة لمعايير السلامة العالمية ؛ تتعلق المناقشة هنا فقط بالإرشادات الصادرة عن IRPA (1988) ومعيار IEEE C 95.1 1991.
يتم تقديم الأساس المنطقي الكامل لحدود التعرض للترددات اللاسلكية في IRPA (1988). باختصار ، اعتمدت إرشادات IRPA قيمة أساسية محددة لمعدل الامتصاص النوعي تبلغ 4 وات / كجم ، والتي تعتبر أعلى من ذلك أن هناك احتمالًا متزايدًا بحدوث عواقب صحية ضارة نتيجة امتصاص طاقة التردد اللاسلكي. لم يلاحظ أي آثار صحية ضارة بسبب التعرض الحاد تحت هذا المستوى. باستخدام عامل أمان مقداره عشرة للسماح بالعواقب المحتملة للتعرض طويل الأجل ، يتم استخدام 0.4 وات / كجم كحد أساسي لاشتقاق حدود التعرض للتعرض المهني. تم دمج عامل أمان إضافي من خمسة لاشتقاق حدود لعامة الناس.
حدود التعرض المشتقة لشدة المجال الكهربائي (E) ، شدة المجال المغناطيسي (H) وكثافة القدرة المحددة في V / m و A / m و W / m2 على التوالي ، في الشكل 1. مربعات E و H يتم حساب متوسط الحقول على مدى ست دقائق ، ويوصى بألا يتجاوز التعرض اللحظي قيم متوسط الوقت بأكثر من عامل 100. علاوة على ذلك ، يجب ألا يتجاوز التيار من الجسم إلى الأرض 200 مللي أمبير.
الشكل 1. حدود التعرض IRPA (1988) لشدة المجال الكهربائي E وشدة المجال المغناطيسي H وكثافة القدرة
يوفر المعيار C 95.1 ، الذي تم وضعه في عام 1991 ، من قبل IEEE قيمًا محدودة للتعرض المهني (بيئة خاضعة للرقابة) تبلغ 0.4 واط / كجم لمتوسط معدل الامتصاص النوعي على جسم الشخص بالكامل ، و 8 واط / كجم لأقصى معدل امتصاصي لـ SAR يتم تسليمه إلى أي جرام واحد من المناديل الورقية لمدة 6 دقائق أو أكثر. القيم المقابلة للتعرض لعامة الناس (بيئة غير خاضعة للرقابة) هي 0.08 وات / كجم لكامل معدل الامتصاص النوعي و 1.6 وات / كجم لذروة معدل الامتصاص النوعي. يجب ألا يتجاوز التيار من الجسم إلى الأرض 100 مللي أمبير في بيئة خاضعة للرقابة و 45 مللي أمبير في بيئة غير خاضعة للرقابة. (انظر IEEE 1991 لمزيد من التفاصيل.) الحدود المشتقة موضحة في الشكل 2.
الشكل 2. حدود التعرض IEEE (1991) لشدة المجال الكهربائي E وشدة المجال المغناطيسي H وكثافة القدرة
يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول مجالات التردد الراديوي وأجهزة الميكروويف ، على سبيل المثال ، Elder et al. 1989 ، Greene 1992 ، و Polk and Postow 1986.