Ihminen ja säteily

Luku1. Yleistä tietoa säteilystä

Yleensä puhutaan kahdesta erilaisesta säteilystä: ionisoivasta säteilystä ja ionisoimattomasta säteilystä.

Ionisoiva säteily on luonteeltaan hyvin korkeataajuista sähkömagneettista säteilyä. Sen taajuus ylittää ultraviolettisäteilyn (UV-säteilyn) korkeat taajuudet. Ionisoiva säteily voi olla hyvin vaarallista ihmiselle, koska se ionisoi kehon atomit ja molekyylit, jolloin ihmisen elämä voi romahtaa hyvin nopeasti. Ionisoivasta säteilystä on kirjoitettu tuhansia kirjoja.

Ionisoimaton säteily ei voi ionisoida atomeja eikä molekyyleja, koska sen taajuus on verrattain matala (eli fotonin energia on riittämätön). Tavallisesti tämä säteily ei pilaa ihmisen elämää nopeasti, mutta hitaasti se voi tehdä niin. Tässä kirjassa kerrotaan pääosin vain keinotekoisesta ionisoimattomasta säteilystä, joka tällä hetkellä vaikuttaa ihmisen terveyteen eniten.

Tietysti myös luonnollinen ionisoimaton säteily (esim. aurinkomyrskyt, revontulet, salaman säteily, maan magneettikenttä ja Schumannin aallot) vaikuttaa kaikkeen elävään sekä positiivisesti että negatiivisesti. Monen tutkijan mielestä jopa erittäin heikko, lähes taustakentän tasolla oleva Schumannin aalto vaikuttaa ihmisen aivojen toimintaan positiivisesti.

Kirjoitamme pääasiassa seuraavanlaisista säteilyistä:

- matalataajuiset (pientaajuiset) magneettikentät (1 Hz- 100 kHz)

- matalataajuiset sähkökentät (1 Hz-100 kHz)

- korkeataajuinen säteily (100 kHz-300 GHz).

Valitsimme ne, koska enemmistö säteilevistä laitteista on käytössä juuri taajuusalueella 1 Hz-300 GHz.

Tarkka huomio kiinnitetään usein hyvin matalaan taajuuteen (ELF - Extremely Low Frequency) taajuusalueella 3-3 000 Hz, koska WHO on luokitellut tämän taajuusalueen magneettikentän mahdollisesti karsinogeeniseksi (1). Sama järjestö (ehkä kuitenkin eri tiimi) mainitsi kylläkin ylimmäksi taajuudeksi vain 300 Hz. Lisäksi se ehdotti välitaajuusaluetta (300 Hz-10 MHz), jonka kenttää kutsuttaisiin välitaajuudeksi kentäksi (IF Field - Intermediate Frequency Field).

Yksinkertaistaen: monimutkainen, ajan myötä muuttuva kenttä koostuu monesta muuttuvasta yksinkertaisesta kentästä.

Usein, erityisesti korkeataajuisen sähkömagneettisen kentän yhteydessä, kentällä (signaalilla) sanotaan olevan keskitaajuus ja taajuuskaista.

Matalataajuinen magneettikenttä

Matalataajuinen magneettikenttä syntyy, kun matalataajuinen (muuttuva) virta kulkee esimerkiksi kodin sähköjohdoissa tai jos pysyvä magneetti liikkuu. Matalataajuinen magneettikenttä voi tunkeutua syvälle ihmisen kehoon ja indusoida siellä virtoja. Jos taajuudet ovat verrattain korkeita (n. 100 kHz), voi havaita kehon lämpenemistä, minkä seurauksena ihmiselle aiheutuu terveyshaittoja. Matalataajuisen magneettikentän huono ominaisuus on se, että siltä on hyvin vaikea suojautua. Paras tapa on pysyä kaukana säteilevästä lähteestä.

Matalataajuinen sähkökenttä

Matalataajuinen sähkökenttä syntyy varauksista ja jopa ilman virtoja. Jos esimerkiksi pistorasiaan ei ole kytketty mitään mutta siinä on muuttuva jännite, pistorasian viereen voi muodostua voimakas sähkökenttä. Matalataajuinen sähkökenttä vaikuttaa ihmiseen suurin piirtein samalla tavalla kuin matalataajuinen magneettikenttä. Se on WHO:n mukaan kuitenkin haitattomampi kuin matalataajuinen magneettikenttä. Sähkökentiltä on verrattain helppo suojautua.

Korkeataajuinen säteily

Korkeataajuinen säteily syntyy usein varauksien nopeasta liikkumisesta antennissa ja vuotaa vapaaseen avaruuteen. Aivan antennin vieressä on korkeataajuinen sähkökenttä ja korkeataajuinen magneettikenttä. Vähän kauempana antennista alkaa muodostua korkeataajuista sähkömagneettista kenttää. Hyvin kaukana säteilevästä antennista taas on vain korkeataajuinen sähkömagneettinen kenttä - muut kentät ovat merkityksettömiä. Korkeataajuinen sähkömagneettinen kenttä voi tunkeutua ihmisen kehoon ja aiheuttaa kudosten lämpenemistä. Jos taajuus on verrattain matala (noin 100 kHz- 10 MHz), sähkömagneettinen kenttä indusoi kehon virtoja.

Usein korkeataajuisia sähkömagneettisia kenttiä kutsutaan radioaalloiksi taajuusalueella 100 kHz-300 GHz (Sami Kännälä, Säteilyturvakeskus eli STUK). Onkin mielenkiintoista, että toinen STUK:n työntekijä (Tommi Toivonen) antoi radioaalloille eri taajuusalueen (3 kHz-300 GHz). Joskus korkeataajuisia sähkömagneettisia kenttiä eli radioaaltoja taajuusalueella 300 MHz-300 GHz kutsutaan mikroaalloiksi. Taajuusalueella 10 MHz-300 GHz niitä puolestaan kutsutaan joskus radiotaajuisiksi sähkömagneettisiksi kentiksi.

Vastaavasti laajassa käytössä on seuraavanlaisia käsitteitä: korkeataajuinen säteily, korkeataajuinen sähkömagneettinen säteily, radiotaajuinen säteily, korkeataajuinen radiosäteily, radiotaajuinen SM-säteily, mikroaaltosäteily, radiotaajuiset sähkömagneettiset kentät (Radiofrequency Electromagnetic Fields - RF/EMF eli RF-EMF), radiotaajuiset (RF) kentät (todennäköisesti juuri kaikki ne, jotka WHO luokitteli mahdollisesti karsinogeenisiksi) ja korkeataajuiset kentät. Varmuuden vuoksi kannattaa kuitenkin aina selvittää säteilyn taajuus ja lähde sekä etäisyys lähteestä.

Usein puhutaan vain korkeataajuisista sähkömagneettisista kentistä, mutta niin voi sanoa korrektisti vain, jos kentät ovat kaukana säteilevästä lähteestä (ns. kaukoalueella).

Jos kentät ovat aivan säteilevän lähteen vieressä (ns. lähialueella), korkeataajuiset sähkömagneettiset kentät (aallot) puuttuvat lähes kokonaan. Alueella on kuitenkin voimakkaita korkeataajuisia sähkökenttiä ja magneettikenttiä. Lähialueella sekä sähkökenttä että magneettikenttä pienenevät etäisyyden myötä paljon nopeammin kuin 1/R (R = etäisyys säteilevästä lähteestä). Joskus lähialueen raja (maksimietäisyys säteilevästä lähteestä) määritellään suunnilleen kaavalla R = ?/2p, missä ? on aallon pituus ja p ~ 3,14. Näin asia onkin, jos antenni on verrattain pieni. Esimerkiksi jos taajuus on 900 MHz ja antenni pieni, lähialueen raja on 5,3 cm. Mutta jos antenni on hyvin suuri (paljon suurempi kuin ?), lähialueen rajaa ei saa määritellä kaavalla ?/2p.

Kaukoalueen raja (minimaalinen etäisyys säteilevästä lähteestä) puolestaan määritellään usein suunnilleen kaavalla R = 2? (joskus kaavalla R = 6?), jos antenni on pieni. Esimerkiksi jos GSM-taajuus on 900 MHz, kaukoalue alkaa vähintään 66,7 cm:stä. Täten sähkömagneettisten kenttien tehotiheyttä ei voi mitata korrektisti aivan matkapuhelimen vieressä, koska sieltä puuttuvat sähkömagneettiset kentät (aallot). On harmillista, että eräissä maissa (ei kuitenkaan Suomessa) jopa säteilyturvaviranomaiset tekevät mittauksia vääristä kohdista. Jos antenni on suuri, kaukoalueen raja määritellään joskus suunnilleen kaavalla R = 2D2/?, missä D on antennin suurin halkaisija (tai pituus). Vahvan mikroaaltojen tutkaaseman kaukoalueen raja voi ylittää 20 km.

Ymmärtääkseen, miksi kannattaa puhua vain matalataajuisista sähkökentistä ja magneettikentistä, voi laskea lähialueen rajan hyvin matalataajuisille kentille. Esimerkiksi jos taajuus on 50 Hz, lähialueen raja on 950 km. Täten hyvin matalataajuisia sähkömagneettisia kenttiä (ELF EMF) muodostuu vain hyvin kaukana. Kaukana ollessaan ne ovat myös merkityksettömiä. Tästä johtuu, että terveysvaikutusten suhteen kannattaa tutkia vain matalataajuisia sähkökenttiä ja magneettikenttiä. On harmillista, että suuri joukko tutkijoita teki tärkeässä asiapaperissa (2) virheen väittäessään, että ELF EMF luokiteltiin mahdollisesti karsinogeeniseksi, sillä todellisuudessa luokitus koskee ainoastaan...