Radioaallot. Tommi Toivonen Ionisoimattoman säteilyn valvonta STUK p

Transkriptio

1 Radioaallot Tommi Toivonen Ionisoimattoman säteilyn valvonta STUK p

2 Kurssin RF-osuuden sisältö Ti (3h) Radiotaajuisen säteilyn perusteet Vaikutukset ihmiseen Pe (3h) Radiotaajuisen säteilyn lähteet Laki, säädökset, standardit Ti (3h) Mittaaminen Yhteenveto Harjoitustehtävien malliratkaisut 2

3 Luennon sisältö TI (3h) Mitä radioaallot ovat Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen Mitä tiedetään Mitkä tekijät vaikuttavat Mitä ei tiedetä ja miten tätä voidaan tutkia Esimerkkinä kännyköiden terveysvaikutusten tutkimus Yhteenveto Kotitehtävät 3

4 Ketkä tarvitsevat tätä tietoa? Työturvallisuus Työsuojelupäällikkö tai -valtuutettu Viranomaiset Suuritehoisten RF-laitteiden käyttö, valmistus ja huolto, mastotyöt, merenkulku, ilmailu, rakennustyöt, kiinteistöhuolto,... Puolustusvoimat, Poliisi, Rajavartiolaitos, Pelastuslaitos Kuluttajaturvallisuus Langattomien laitteiden valmistajat ja markkinoille saattajat (CE-vaatimukset) Kauneudenhoitolaitteet (lähinnä kuluttajapalvelut) Viranomaiset (valvonta) Lääkinnällisten laitteiden turvallisuus Valmistaja, markkinoille saattaja Väestönsuojelu Paikalliset ja valtakunnalliset viranomaiset Tutkimus 4

5 Mitä radioaallot ovat? E + _ E/H=377Ω (kaukana lähteestä) 5

6 Mitä radioaallot ovat? 6

7 Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen? Perusmekanismit Ionisoimaton säteily ei ionisoi (vrt. ionisoiva säteily) Hermoston häiriintyminen mahdollista vain matalammilla taajuuksilla Kudoksessa etenevä radioaalto vaimenee ja muuttuu lämmöksi Suoraan kytkeytymiseen perustuvia vaikutuksia tai vuorovaikutusmekanismeja ei ainakaan toistaiseksi tunneta 7

8 Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen? Lämpenemisen vaikutukset (1) Kehon lämmönsäätelyjärjestelmän rasittuminen Proteiinien koaguloituminen, solukuolema >42-43 C vaarallinen nopeasti Kudosvauriot, palovammat Herkkyys riippuu kudostyypistä Erona tavalliseen lämpövaurioon lähinnä tunkeutumissyvyys Kudosten lämmönsietokyky vaihtelee Lämpöaistimus 8

9 Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen? Lämpenemisen vaikutukset (2) Paikallinen altistuminen Lähde kiinni kehossa (esim. kännykkä tai kauneudenhoitosovellus) Korkea taajuus (vrt. tunkeutumissyvyys) Hyvin epähomogeeninen kenttä (esim. aaltoputken pää) Vuotosäteily Mikroaaltokuivain 9

10 Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen? Lämpenemisen vaikutukset (3) Paikallinen altistuminen Ylimääräinen lämpö siirtyy muualle kehoon Johtuminen Kulkeutuminen Pennesin biolämpöyhtälö T t k T cbwb T T c art ρ = kudoksen tiheys c = kudoksen ominaislämpökapasiteetti k = kudoksen lämmönjohtavuus W b = veren läpivirtaus c b = veren ominaislämpökapasiteetti T art =sisään tulevan veren lämpötila SAR 10

11 Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen? Lämpenemisen vaikutukset (4) Paikallinen altistuminen Altistuvan kudoksen ominaisuudet? Heikko aineenvaihdunta (mykiö) Lämpöherkkyys (aivo- ja kivessolut) Aineenvaihdunta sopeutuu lämpökuormaan Lämpötasapaino ihmisellä 2,5-6 minuutin kuluessa 11

12 Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen? Lämpenemisen vaikutukset (5) Koko kehon altistuminen Matala taajuus tai lähde kaukana Kenttä tasainen kehon poikkipinta-alalla RF-hitsaus ym. Teolliset sovellukset Tukiasemien, radio- ja TV-lähettimien taustakentät Mastotyöntekijöiden altistuminen 12

13 Miten radioaallot vaikuttavat ihmiseen? Lämpenemisen vaikutukset (6) Ylimääräinen lämpö poistuu esim. hikoilun avulla Lämpötasapaino, HSI (kirjan sivu ) Kehoon kohdistuvan lämpökuorman ja suurimman mahdollisen jäähdytystehon suhde RF on yksi lämpöä tuottava tekijä muiden joukossa (aurinko, työ, aineenvaihdunnan tuottama lämpö jne.) 13

14 Radioaallon aiheuttama altistuminen Väestöön kohdistuvat kentät kertaisesti akuutin lämpövauriorajan alapuolella 14

15 Radioaallon aiheuttama altistuminen (2) Suuri altistuminen vaatii suuritehoisen lähellä olevan lähteen Kehoa koskeva, ~10 W mikroaaltotaajuuksilla Metrin päässä, kilowatteja Altistumisrajat saattavat ylittyä vastaavasti ~0,5 W ja ~20 W Kauneudenhoitosovellukset Mastotyöt Tutkatyöt Antenni Aaltoputkilinja Mikroaaltokuivaus (vesivahinkokorjaukset yms.) Muovin saumaus (pressut, sukelluspuvut tms.) Kodin laitteista käytännössä vain mikroaaltouuni Turvakytkimen toimintahäiriötä ei ole tullut vastaan 15

16 Onko radioaalloilla muita vaikutuksia? Pulssimaisen mikroaaltosäteilyn aiheuttama kuuloilmiö Pulssin aikainen teho suuri mutta keskimääräinen teho pieni Lämpölaajenemisesta johtuvaa värähtelyä kallossa Ei tiettävästi haitallista Entä muuta? Haitallisiin lämpövaikutuksiin kohtuullinen turvamarginaali. Onko muita vuorovaikutusmekanismeja? Vaikuttaako signaalin laatu? Aiheuttaako kännykkä aivosyöpää? EHS? Huoli 16

17 Huoli Normaalin elinympäristön altistumistasoilla selkein haitta on huoli Kuinka huolestuneita suomalaiset ovat sähkömagneettisten kenttien riskeistä? (EUROBAROMETER June 2007) Hyvin huolissaan 4 % ( EU:n minimi, keskiarvo 13 %) Melko huolissaan 24 % (EU keskiarvo 35 %) Vähän 51 % (EU keskiarvo 35 %) Ei ollenkaan 21 % (EU keskiarvo 14 %) EUROBAROMETER 2010 Huolissaan (melko + hyvin): FI 21 % (EU 46 %) Suomessa huolestuneitten määrä selvästi pienempi kuin EU:ssa keskimäärin Kuitenkin, ~miljoona suomalaista hyvin - tai melko huolestuneita 17

18 Huoli (2) Riski = todennäköisyys*seuraus (pieni todennäköisyys)*(suuri haitta)~ (suuri todennäköisyys)*(pieni haitta)? Autolla ajo Lentäminen Ihon polttaminen auringossa Tupakointi Kahvin juonti Matkapuhelimen käyttö Tuntematon tai hyvin pieni todennäköisyys on vaikea hahmottaa Säteily pelottaa enemmän kuin autokolari? UV aiheuttaa varmasti syöpää mutta aurinkoa otetaan 18

19 Ympäristötekijän riskin arviointi Mitä etsitään? Biologinen vaikutus Terveysvaikutus Haitallinen terveysvaikutus Haitallinen vaikutus kansanterveyteen Luonnontieteellisen tutkimuksen perustavoite Löytää (kuvata) ilmiö Selittää ilmiö Ennustaa ilmiö Hallita ilmiötä Mitään ei voida osoittaa täysin turvalliseksi, vaaralliseksi kyllä 19

20 Ympäristötekijän riskin arviointi (2) Terveysvaikutusten tutkiminen on metodologisesti vaikeaa Esimerkki: Onko matkapuhelimet turvallisia? Väestön altistus kasvanut Suomessa ~0:sta ~100 % vuosikymmenessä Hyvinkin pieni riskitason kasvu saattaisi merkitä maailmanlaajuisesti suurta ongelmaa Mahdollista fysikaalista mekanismia ei tunneta Onko lainsäädäntö ajan tasalla? Solualtistuskokeet (in vitro) Eläinkokeet (in vivo) Tilastollinen väestötutkimus (epidemiologia) 20

21 Solukokeet Herkin menetelmä Ekstrapolointi ihmiseen? 21

22 Eläinkokeet Koko biologinen järjestelmä puolustusmekanismeineen Herkistys Yksi vai useampia tekijöitä? Ekstrapolointi ihmiseen, mitä tulokset tarkoittaa? 22

23 Epidemiologia Lopullisen riskiarvion kannalta tärkein menetelmä Tutkitaan suoraan vaikutusta ihmispopulaation Ei ekstrapolointia Reaktiivinen Mistä perushypoteesi? Miten tilasto muodostetaan? Lähdeaineiston saatavuus (etu- vai jälkikäteen?) Kauanko kestää (esim. 10v. latenssiaika) Ryhmiin jako? 23

24 Epidemiologia (2) Mitä tulokset kertovat ja eivät kerro? Havainto yksikäsitteinen (matemaattisesti) Sen sijaan tutkittavan asian ja tuloksen yhteydestä ei ole selvä, riippuvuudet asioiden välillä hankaloittavat (altistus, asuinpaikka...) Jäätelön syönti ja hukkumiskuolemat Analyyttinen vai deskriptiivinen epidemiologia? Herkkyys? 24

25 Epidemiologia (3) Kohorttitutkimus (Cohort study) Jaetaan tutkittava populaatio osiin altistuksen perusteella Seurataan sairastuvuutta Yritetään löytää altistumisen kanssa korreloivia sairauksia Etuja Monta sairautta kerrallaan Voidaan toteuttaa etu- tai jälkikäteen (riippuen altistushistorian ja sairaustilastojen saatavuudesta) Rajoituksia Yksi altiste kerrallaan Ryhmiin jako vaikeaa: tarkoittaako puhelimessa puhuminen tai liittymän omistaminen altistumista Tuloksen käyttökelpoisuus riippuu suoraan jaon onnistumisesta Jälkikäteen toteutettuna muistiharha ja osallistumisen todennäköisyys Ovatko paljon ja vähän altistuvat muilta osin vertailukelpoisia? 25

26 Epidemiologia (4) Tapaus-verrokki (Case-control study) Otetaan joukko sairastuneita ja muilta osin vastaavia terveitä Määritetään altistus Katsotaan, onko altistushistoriassa eroja sairastuneiden ja terveiden välillä Etuja Useita altisteita kerralla Rajoituksia Yksi sairaus kerrallaan vertailuryhmän vastaavuus Sairaus nyt -> altiste menneisyydessä muistiharhat ja osallistumisen todennäköisyys Syövän kehittymiseen kuluva aika 26

27 Epidemiologia (5) Ekologiset tutkimukset Tutkitaan esim. jonkin sairauden maantieteellistä jakaumaa Ei tietoa aiheuttajasta Käy lähinnä ilmiön tunnistamiseen Muut Interventio (käytännössä ei sovi ihmisillä tehtäväksi) Luonnollinen koe Radiomaston lähellä asuneet ihmiset? 27

28 Mitä olemme oppineet? Matkapuhelintutkimuksista on julkaistu 1848 artikkelia, joista 211 epidemiologista ( ). Määrä on kolminkertaistunut kahdessa vuodessa. Radioaaltojen terveysvaikutuksia käsitteleviä tutkimusartikkeleita on tuhansia (EMF yhteensä n ) Tiedämme paljon asioita, joita kännykät eivät aiheuta Olemme saaneet viitteitä monista biologisista vaikutuksista Emme tiedä mitä viitteet tarkoittavat IARC luokitteli RF-säteilyn 2011 luokkaan 2B, mahdollinen karsinogeeni Tieteellisen tutkimuksen osalta ala on jumissa kohdassa ilmiön kuvaus 28

29 Mitä olemme oppineet? (2) Overall the studies published to date do not demonstrate an increased risk within approximately 10 years of use for any tumor of the brain or any other head tumor. Despite the methodologic shortcomings and the limited data on long latency and long-term use, the available data do not suggest a causal association between mobile phone use and fastgrowing tumors such as malignant glioma in adults (at least for tumors with short induction periods). For slow-growing tumors such as meningioma and acoustic neuroma, as well as for glioma among long-term users, the absence of association reported thus far is less conclusive because the observation period has been too short. (ICNIRP, 2009) 29

30 Mitä olemme oppineet? (3) Matkapuhelimia tutkittu huomattavan suurissa epidemiologisissa tutkimuksissa Menetelmällinen herkkyys ei riitä pienen riskin tunnistamiseen Parhaillaan meneillään oleva COSMOS-tutkimus? Tupakan tai liiallisen auringonoton tasoinen riski näkyisi Aikajänne liian lyhyt Maailmanlaajuista trendiä esim. aivosyövissä ei ole Hypoteesi? Tähän asti tehdyt tutkimukset eivät kerro että matkapuhelimet olisivat vaarallisia Tähän asti tehdyt tutkimukset eivät kerro että matkapuhelimen käyttö olisi täysin turvallista 30

31 Yhteenveto Radioaalloilla on haitallisia terveysvaikutuksia Nämä vaikutukset perustuvat radioaalloista kudoksiin absorboituvan energian aiheuttamasta lämpötilan noususta Suuria altistustasoja saattaa esiintyä joillakin ammattiryhmillä Matalampien altistustasojen vaikutuksia ei tunneta Joitain viitteitä on Ei toistettavia Mekanismeja ei tunneta Huoli on todellinen ongelma Terveysvaikutusten tutkimus perustuu: Altistuskokeisiin in vitro Altistuskokeisiin in vivo Epidemiologiaan Lopulliset johtopäätökset toistaiseksi tekemättä 31

32 Lisätietoja Radioaallot ympäristössämme -katsaus STUKin WWW-sivut 32

33 Kotitehtävät Etsi EMF-portal palvelusta ( tutkimus, jossa on löydetty viite ei-lämmittävän radioaaltoaltistuksen biologisesta vaikutuksesta. Kuvaile ja arvostele tutkimus ja johtopäätökset lyhyesti. Onko tulos merkittävä riskinarvion kannalta? Selitä perusrajan (SAR) ja viitearvon (E/H/S) ero. Miksi viitearvo riippuu taajuudesta? Miksi väestöä ja työntekijöitä koskevat eri rajat? Miksi perusrajoissa määritellään erikseen paikallinen ja koko kehon altistuminen? 33