pomiary_zmiennego_pola_elektrycznego_w_miejscu_zamieszkania_czlowieka.pdf

Pomiary zmiennego pola elektrycznego niskiej częstotliwości

w miejscu zamieszkania człowieka.

Measurements of low frequency alternating electric field in

human's place of residence.

Jarosław M. Szymański

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki własnych badań wolnozmiennego pola elektrycznego (PE)

wytwarzanego przez sieć zasilającą 220 V , 50 Hz w środowisku mieszkaniowym człowieka.

Pomiary wykonano przy użyciu samodzielnie skonstruowanego miernika PE . W konstrukcji

urządzenia wykorzystano uniwersalny multimetr cyfrowy firmy METEX . Miernik zaprojektowany i

wykonany przez autora ma dwa zakresy częstotliwości : 25 Hz Î 400 Hz i 400 Hz Î 12 kHz i

umożliwia pomiar sygnału o natężeniu powyżej 1 V/m .

Stwierdzono, że średni poziom natężenia PE w domu jednorodzinnym wynosi: 286 V/m w zakresie

25 Hz Î 400 Hz oraz 40 V/m w zakresie 400 Hz Î 12 kHz .

Zbadano natężenie PE wytwarzanego przez rżne domowe urządzenia elektryczne. Stwierdzono

znaczne rżnice w wielkości wytwarzanego przez nie PE . Na przykład lodwka 87 V/m , monitor

komputera 1179 V/m . Podkreślono rolę obudowy metalowej i właściwego uziemienia dla

zmniejszenia PE wytwarzanego przez badane urządzenia. W celach porwnawczych wykonano

pomiary PE poza domem : w ogrodzie (20 V/m) i w polu (<2 V/m).

Przedstawiono przegląd wynikw prac innych badaczy nad wpływem PE o takich samych

parametrach na rżne procesy biochemiczne , fizjologiczne i psychiczne u zwierząt i ludzi . Na

podstawie tych prac i własnych pomiarw sformułowano wnioski dotyczące niektrych zasad

instalacji i obsługi urządzeń elektrycznych w celu zmniejszenia wytwarzanego przez nie PE .

Wstęp

W dobie techniki związanej z rozwojem elektryczności pola elektromagnetyczne stały się

nieodłącznym elementem środowiska życia człowieka. Dotyczy to także wszystkich środowisk

naturalnych na Ziemi, ktre wskutek rozwoju przemysłu i komunikacji zostały objęte

promieniowaniem elektromagnetycznym. Źrdłami tego promieniowania były dotychczas burze

atmosferyczne, Słońce oraz nieznacznie inne gwiazdy. Od kilkudziesięciu lat dołączyły do nich,

zdominowały je, czynniki antropogeniczne. Należą do nich linie energetyczne o częstotliwości 50-

60 Hz, stacje nadawcze radia, telewizji i radarw, trakcje kolejowe o napięciu stałym oraz wszelkie

urządzenia przemysłowe i domowe wykorzystujące energię elektryczną. Były one w stanie, wg. R.

Beckera, zwiększyć naturalny poziom promieniowania ok. 100-200 mln razy [Becker R.O. , Selden

G. 1994] .

Biosfera powstała i znajdowała się przez miliardy lat pod wpływem zmiennych pl

elektromagnetycznych, więc jest z nimi trwale związana. Wyraźnie widoczne jest to w pokrywaniu

się cykli biologicznych z cyklami aktywności słonecznej: 27 dniowymi, dobowymi, jak i 11 letnimi

[Presman A. S. 1971].

Poza tym Ziemia i jonosfera tworzą okładki gigantycznego kondensatora rozdzielone

powietrzem. Według W. Sedlaka w skali całej Ziemi może on generować prąd o natężeniu 1,5 kA .

Rozładowywanie tego kondensatora następuje poprzez wyładowania atmosferyczne. Atmosfera

z Ziemią tworzy w ten sposb pionowy rezonator o częstotliwościach 8, 14, 20, i 30 Hz oraz dwa

przedziały spektralne 40 Hz Î 2 kHz i 2kHz Î 12 kHz [Sedlak W. 1984].

Sztuczne promieniowanie elektromagnetyczne uważa się dziś za poważne zanieczyszczenie

środowiska. Powstaje ono wskutek działalności urządzeń elektrycznych i wywiera wpływ na

organizmy żywe, w zależności od natężenia termiczne (jonizujące) i nietermiczne. Oddziaływanie

termiczne występuje przy dużych mocach i prowadzi do bezpośredniej destrukcji np.

w mikrofalwce lub wywołuje udar cieplny. Negatywny wpływ w niewiele mniejszym stopniu

wywiera także promieniowanie niejonizujące. Może ono powodować zaburzenia funkcji układu

nerwowego, hormonalnego, krwionośnego, rozrodczego oraz zmysłw. U ludzi przebywających

w nim długi czas lub regularnie wykryto tzw. áchorobę radiofalowąÑ lub ámikrofalowąÑ . Jej objawy

to: pieczenie powiek i łzawienie, ble głowy, drażliwość nerwowa, wypadanie włosw, suchość

skry, oczopląs, impotencja płciowa, zaburzenia błędnika, osłabienie popędu płciowego, arytmia

serca i objawy nerwicowe. U roślin natomiast obserwuje się opźniony wzrost i zmiany w budowie

zewnętrznej. Poza tym u wszystkich organizmw promieniowanie to prowadzi do osłabienia

odporności, sprzyja rozwojowi raka i wad genetycznych.

Problem szkodliwości dla ludzi pl elektromagnetycznych rżnych zakresw częstotliwości

został częściowo rozwiązany poprzez wprowadzenie norm natężeń. W Polsce od 1998 obowiązują

normy, według ktrych w środowisku mieszkaniowym dopuszcza się maksymalne natężenie pola E

o częstotliwości 50 Hz rwne 1 kV/m [Rozporządzenie Ministra 1998]. W środowisku pracy

dopuszcza się E = 10 kV/m , natomiast strefa bezpieczna dla środowiska pracy ( 8 godzin) wynosi

3,33 kV/m . W zaleceniach szwedzkich przyjęto aby wartość ta nie przekraczała 25 V/m . Przy

urządzeniach przemysłowych mogących wytwarzać szkodliwe PEM stosuje się ekranowanie oraz

zaostrzone normy natężenia pola i czasu pracy. Natomiast nierozwiązany został problem linii

przesyłowych wysokiego napięcia, generujących pola z zakresu ELF 50-60 Hz , ponieważ strefy

ochronne znajdują się w zakresie do kilkudziesięciu metrw, a oddziaływanie wg. W.Sedlaka sięga

kilku tysięcy km [Sedlak W. 1984]. Podczas przebywania człowieka w polu o natężeniu 0,5 kV/m

płynie przez niego prąd o natężeniu 14 µA , chociaż jest on nieodczuwalny. Według Raportu

Politechniki Wrocławskiej autorstwa B.Nosola linia energetyczna 220 kV w odległości 8 metrw

generuje pole o natężeniu 3,3 kV/m [Kuźmiński S. , Nosol B. 1984]. Napięcie sieci oświetleniowej

jest wprawdzie 1000 razy mniejsze, ale ludzie wystawieni są na ciągłą ekspozycję i z mniejszych

odległości.

Źrdłem skażenia elektromagnetycznego są także telefony komrkowe, mogą być one

szczeglnie niebezpieczne, ponieważ działają dużymi mocami z małej odległości na organizm

ludzki. W tym wypadku normy oparte są na założeniu , że pole może w ciągu 30 minut powodować

efekt termiczny czyli przyrost temp. ciała o 1 K co przyjęto za wartość bezpieczną i tolerowaną

przez organizm.

Oglne oddziaływanie nawet słabego PEM o częstotliwości 50Hz na poziomie komrkowym

wynika ze zmiany stężenia jonw i rozłożenia ładunkw elektrycznych co zaburza działalność

komrki. Występują także zmiany uporządkowania cząsteczek DNA co prowadzi do powstawania

wolnych rodnikw a w efekcie przyspiesza przemianę nowotworową in vitro.

Oddziaływanie PEM na organizmy żywe potwierdza wielu badaczy. Efekty wywołujące zmiany

fizjologiczne dzielimy na termiczne i nietermiczne. Efekt termiczny wynika z pochłaniania energii

i zamieniania jej na ciepło. Zależy to od wspłczynnika pochłaniania energii elektromagnetycznej

i osiąga najwyższą sprawność w zakresie mikrofal.

W badaniach przeprowadzonych przez Sołowiewa na myszach śmiertelność w wyniku

oddziaływania termicznego PEM w populacji wyniosła 50% przy natężeniu pola 650 kV/m

o częstotliwości 50 Hz w czasie 270 minut. Natomiast dla 500 Hz wystarczał czas 90 minut

[Presman A. S. 1971] .

Znaczną rolę w działaniu PEM na poziomie cząsteczkowym odgrywa woda, tworzy ona

w komrkach stabilną krystaliczną strukturę, wchodzi w skład białek. Przy konformacyjnych

oscylacjach białkowych na ich powierzchni przemieszczają się ładunki elektryczne. Może to być

podstawą opisywanego w wielu pracach efektu rezonansowego. Inny rodzaj rezonansowej absorpcji

fal radiowych nazwano rezonansem piezoelektrycznym. Sprężyste fale pojawiają się w związkach

posiadających nawet najmniejsze obszary o właściwościach piezoelektrycznych czyli mogą to być

ścięgna, kości a nawet skra[Presman A. S. 1971]. Przykładem rezonansowej absorpcji mogą być

wyniki badań wpływu fal radiowych na mzgi kur. Istnieją kombinacje impulsw ktre

przyśpieszają lub zwalniają szybkość pochłaniania wapnia przez komrki nerwowe. Dotyczy to

częstotliwości 147MHz pulsującej z częstotliwością 6-10 Hz oraz 450 MHz pulsującej

z częstotliwością 16 Hz. Koty poddane działaniu takich pl rżniły się pomiędzy sobą pod

względem zapamiętywania. Wypływ jonw wapnia z komrek nerwowych może utrudniać

koncentrację uwagi i powodować zaburzenia snu.

Badania mechanizmw oddziaływania PEM są łatwiejsze u prostych organizmw np.

pierwotniakw Î u pantofelkw stwierdzono wrażliwość na PEM w zakresie 20 Hz Î 10 MHz.

Pszczoły poddane PE 6 kV/m , 50 Hz stały się bardzo podniecone i agresywne. Doszło do

dezorganizacji pracy ula [Playfair G. L. , Hill S. 1984].

Efekty nietermiczne rozpoczynają się już na poziomie komrkowym. Badania Knoeppa wg. A. H.

Presmana wykazują reakcję hodowli ludzkich komrek na PEM o częstotliwości od 99 Hz do 1000

Hz już przy natężeniu 1,1- 1,7 V/m w ciągu 1 godziny. Reakcją było podniesienie temperatury

hodowli średnio o 2,3 , mimo małego natężenia, oraz spowolnienie tempa rozwoju i śmierć części

komrek hodowli. Ciekawą rzeczą jest, że określone reakcje występowały tylko w określonych

oknach częstotliwości [Presman A. S. 1971].

Oddziaływanie PEM o częstotliwości 50 Hz i natężeniu 15 kV/m na szczury opisali G.L. Playfair

i S. Hill w książce áCykle NiebaÑ. Polegało ono na zmianach w funkcjonowaniu narządw wew.

głwnie na spowolnieniu akcji serca [Playfair G. L. , Hill S. 1984]. Według R. Beckera ekspozycja

zwierząt na 50 Hz pole o natężeniu 0,5 V/cm rwnież przynosi podobne efekty czyli zwolnienie

rytmu pulsu serca, redukcję o połowę impulsw nerwowych do mięśni, spadek ciśnienia krwi.

Efekty te występowały zarwno krtko jak i długo terminowo w zależności od czasu ekspozycji, po

ekspozycji wracały do normy. Zmiany te występowały rwnież przy większych natężeniach pola

oraz mikrofalach o natężeniu 150µW/m 2 . R.Becker powołując się na badania J.J. Novla stwierdził,

że pola zakresu ELF wywołują u szczurw zmiany poziomu acetylocholiny w pniu mzgu.

Powołując się natomiast na badania Battle Pacific Northwest Laboratory przeprowadzonych

rwnież na szczurach, stwierdził zmiany tempa wydzielania melatoniny przez szyszynkę,

odpowiedzialnej za rytmy biologiczne. W badaniach zastosowano PEM o natężeniu 3,9 V/cm

i częstotliwości 60 Hz[Becker R.O. , Selden G. 1994] .

Potwierdzają to badania z Aerospace Medical Research Laboratory w ktrych pola elektryczne ELF

powodowały zwiększenie wydzielania acetylocholiny jako reakcję stresową, choć szczury

zachowywały się normalnie. Zaobserwowano to już przy bardzo małym natężeniu pola 0,5 V/m

[Becker R.O. , Selden G. 1994] .

PEM może powodować rwnież reakcje na poziomie immunologicznym wykazał to Odincow

[Presman A. S. 1971]. Po wstrzyknięciu myszom bakterii listerii i poddaniu działaniu pola

magnetycznego 50 Hz o natężeniu 200 Oe , ktrego nieodłączną jest rwnież składowa elektryczna .

Zaobserwowano obniżenie odporności przy wielokrotnych 6 godzinnych ekspozycjach.

Badania R. Beckera i A. Marino dowodzą, że u szczurw poddanych działaniu pola 60 Hz

o natężeniu 150 V/cm czyli jak pod linią wysokiego napięcia stwierdzono zahamowanie wzrostu.

Zaobserwowano przyrost wagi przez zatrzymywanie wody w organizmie oraz reakcję stresową

i zahamowanie wzrostu utrzymujące się przez 3 pokolenia [Becker R.O. , Selden G. 1994] .

Według dr. Christophera Wenzlema i dr.Lebrechtema von Klitzinga sieciowe PEM obniża

odporność przez co może być przyczyną choroby BSE u bydła [Fosar G. , Bludorf F. 2002].

Reakcje ludzi na pola z zakresu 45-70 Hz to zwiększenie poziomu trjglicerydw, a więc

zwiększona zachorowalność na udar mzgowy, arteriosklerozę oraz ataki serca, a skala tych reakcji

zależy od natężenia pola i czasu ekspozycji. [Becker R.O. , Selden G. 1994]

Stwierdzono występowanie zmian genetycznych pod wpływem PEM . Pole o częstotliwości 75 Hz

wydłuża cykl mitotyczny komrek śluzowcw. Natomiast bakterie i drożdże podwajają tempo

syntezy DNA przy czym komrki potomne są mniejsze. PEM może przyśpieszać wzrost

nowotworw. Wykazano, że pole 60 Hz działające przez 24h znacznie przyśpiesza podziały

mitotyczne komrek nowotworowych[Becker R.O. , Selden G. 1994] . Opublikowano pracę

o związkach między występowaniem nowotworw u dzieci, a energetycznymi liniami przesyłowymi

[Sedlak W. 1984].

Wpływ PEM na rżne wyżej wymienione procesy fizjologiczne najpełniej przejawia się

w oddziaływaniu na układ nerwowy. Stwierdzono wzrost pobudliwości neuronw poddanych

działaniu PE 60 Hz , 1kV/m . W wielu eksperymentach u ludzi eksponowanych na słabe pola

elektryczne o częstotliwości rytmy beta, wykazano wydłużenie się czasu reakcji. W badaniu zmian

obrazu EEG u małp (makakw) stwierdzono, że pole elektryczne, nawet o tak słabym natężeniu jak

6 V/m lecz o częstotliwości 7 Hz (rytm alfa) powoduje zmiany czasu reakcji [Gavalas R. J. 1970].

U ludzi słabe PEM takie jak w otoczeniu linii energetycznych powoduje np. pogorszenie zdolności

sumowania liczb. W kilku krajach świata stwierdzono, że ludzie mieszkający w pobliżu linii

wysokiego napięcia częściej cierpią na depresję, a nawet w obszarach tych jest wyższy wskaźnik

samobjstw.

Opracowano także w oparciu o omwione właściwości układu nerwowego zwierząt

urządzenia służące przesyłaniu informacji drogą elektromagnetyczną, wprost do świadomości

człowieka : U S Patent nr 3,393,279 autorstwa Flanagana [Flanagan G. P. 1968]. Podobne

urządzenia opatentował Pucharisch U S Patent 3,586,791 [Puharich H. K. 1965] . Stosuje się w nich

częstotliwość nośną 7 Î 30 kHz zmodulowaną falą akustyczną, a metalowe elektrody poprzez

cienką warstwę dielektryka dotykają skry [Puharich A. 1974]. Wg. autorw umożliwia to

przenoszenie dźwięku o doskonałej jakości (Hi-Fi) wprost do świadomości człowieka.

Opatentowano także urządzenie i metodę (Rauscher U S Patent nr 4,889,526) do stymulowania

słabym polem magnetycznym i elektrycznym (ELF) mzgu człowieka w celu znoszenia blu

[Rauscher E. A. 1989].

Aparatura pomiarowa

A. ZASADA POMIARU

Pomiaru natężenia stałego pola elektrycznego (PE) dokonuje się zazwyczaj poprzez pomiary

potencjału elektrycznego (U SK ) sondy umieszczonej w danym punkcie pola [Piekara A.H. 1970].

Iloraz potencjału źrdła (U) i odległości (d) sondy od źrdła określa natężenie pola (E) w tym

punkcie przestrzeni:

(1)

Jest ono wyrażone w jednostkach m

V częściej zapisywanej jako V/m. Natężenie (E) zmiennego

PE jest określone przez amplitudę napięcia, czyli napięcie międzyszczytowe U ms można napisać:

(2)

Po uwzględnieniu zależność pomiędzy napięciem międzyszczytowym

U MS a napięciem skutecznym U SK wyznaczamy zależność pomiędzy napięciem skutecznym źrdła

(U SK ) a natężeniem pola elektrycznego (E) w odległości (d)

(3)

gdzie: E jest podane w V/m

SK jest podane w V

d jest podane w m

B. AMATORSKI MIERNIK NATĘŻENIA POLA ELEKTRYCZNEGO

Do pomiarw natężenia PE w zakresie niskich częstotliwości postanowiono wykorzystać

multimetr elektroniczny M3650 D firmy METEX . Jest to średniej klasy cyfrowy przyrząd

pomiarowy obecnie powszechnie dostępny. Według instrukcji przyrząd ten może służyć do

pomiarw napięcia zmiennego od 0,1 mV do 1000 V w zakresie częstotliwości od 40 Hz do 20

kHz . Jak już napisano wcześniej pomiar PE miał być wykonywany z użyciem sondy

pomiarowej. Przyrząd M3650 D ma własną impedancję wejściową około 10 M Ω .Należało więc

sprawdzić czy napięcie indukowane w sondzie pomiarowej przez zmienne PE , występujące w

pomieszczeniach domowych, będzie wystarczająco duże do przeprowadzenia pomiarw. Sposb

prowadzenia tego sprawdzianu ilustruje ryc. 2 .

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: