CC BY
41
Dr Branislav Todorović,
dipl. inž.
Vojootehnitki iastitut VJ, Beograd
Mr Rad&a Stefanovk,
poipukovnik, dip], inž. Mr Mbdco Arnaotović, dipt. inž.
Vojaotehnitk* akadcmija VJ.
Beograd
UnCAJ ZRAČENJA MOBILNIH TELEFONA
UDC: 621.396.21:537.531
Retime:
U ovom rađu ukatano je na delovanje zračenja mobilnih telefona nc ljudski organitam. Postojeći standard! tasnivaju se na termičkom efektu elektromagnetskog polja na ljudski organitam. Dopuštene vrednosti it standarda upoređene su sa proračunskim podacima o jačini polja, izmerenim vrednostima polja i eksperimentalnim podacima it literature, na osnovu čega je odredena betbedna udaljenost antene. Ukatano je da, pored termičkog efekta, postoji i interferencija i homeopatski efekat iiji uticaji joS uvek nisu istraieni. Dato je nekoliko saveta o naćinu koriSćenja mobilnih telefona, radi smanjenja štetnog tračenja.
Ključne reći: mobilni telefon, radio-talasi, tračenje, jačina elektromagnetskog polja, specifiini stepen apsorpcije.
EFFECTS OF MOBILE PHONE RADIATION
Summary:
This paper points out the effects of mobile phone radiation on a human organism. The existing standards are based on electromagnetic field thermal effects on e human organism. The permissible values from the standards have been compared with the calculation results concerning field intensity, measured field values and experimental data from literature. This served as a base for the determination of the antenna safety distance. Besides the thermal effect, there is interference as well as homeopathic effect whose influence has not been investigated yet. Some advice on using mobile phones are given in order to reduce harmful radiation.
Key words: mobile phone, radio waves, radiation, intensity of electromagnetic field, specific absorption rate.
Uvod
Nagli razvoj komunikacione tehnolo-gije u poslednjih nekoliko godina doveo je do masovne primene mobilnih telefona. Početkom 2000. godine broj korisnika mobilnih telefona u svetu procenjuje se na blizu 500 miliona. Samo u Velikoj Britaniji u aprilu 2000. godine registro-vano je preko 26 miliona korisnika, što znači da skoro 45% populacije poseduje
mobilni telefon. U nekim zemljama (npr. Finska) ovaj procenat je veći i od 50%. Mnogo je firmi u svetu koje se utrkuju u proizvodnji ovih aparata, što se pre svega ogleda u dizajnu, veličini, te mogućno-stima primene, Što i uslovljava njihovu cenu. Princip rada mobilnih telefona identičan je bez obzira na proizvođača, a uslovljen je analognim ili digitalnim pre-nosom. Poslednjih meseci na tržištu su se pojavili i uređaji koji omogućavaju pri-
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 4-5^000.
447
stup INTERNETU (Mobile IP), a uskoro se mogu očekivati i mobilni uredaji za prenos slike (Mobile Video). Gotovo svi proizvođači reklamiraju mogućnosti rada i prcdnosti svojih mobilnih telefona, ali gotovo nikako, ili vrlo oskudno govore o njihovom štetnom uticaju na ljudski organizam.
Ovim radom ukazuje se na štetno delovanje električnog polja mobilnog telefona. U vezi s tim date su odredene preporuke o načinu korišćenja a ukazano je i na pravce i dalji razvoj mobilnih telefona.
Delovanje elektromagnetskog
polja na organizam
Efekti delovanja elektromagnetskog polja (EM) na ljudski organizam zavise od njegovog intenziteta i frekvencije [3]. Radi sagledavanja uticaja frekvencije, delovanje se razmatra preko dva frekvencij-ska pojasa, i to: do 30 kHz - niskofre-kvencijsko poljc, od 30 kHz do 300 GHz - visokofrekvencijsko polje.
Niskofrekvencijska polja izazivaju površinske efekte, kao što je nadražaj čula, dizanje kose, poremećaj rada pej-smejkera, sluSnih aparata i drugih metal-nih implantata u organizmu, a efekat je srazmeran jačini polja. Siabija polja ljudski organizam može da kompcnzuje, ali polja većeg intenziteta mogu dovesti do trajnog oštećenja zdravlja.
Visokofrekvencijska polja posebno štetno dcluju na ljudski organizam, jer se ova energija raspršuje, reflektuje ili ap-sorbuje u telo u zavisnosti od jačine i frekvencije polja, od dimenzija tela, polo-žaja tela i električnih osobina tkiva. Naj-izrazitiji efekat ovog polja je zagrevanje, bilo lokalno, bilo celog tela.
Pošto se zagrevanje generiše u unu-traSnjosti tela, ova toplota se ne zapaža ili se zapazi isuviše kasno. Ukoliko organizam nije sposoban da oslobada ovu toplotu brzinom kojom se ona stvara dod će do porasta unutrašnje temperature tela, što može dovesti do oštećenja tkiva. Ako je povećanje temperature veliko i dugotrajnije, može nastupiti i smrt. Kako se, uglavnom prekomema temperatura unutrašnjih organa oslobada putem krvo-toka, termalnim oštećenjima najpodlož-nija su očna sočiva i polni organi, ali i centraini nervni sistem što uzrokuje ner-voze, vrtoglavice, povećani zamor, bo-love u glavi, gubitak koncentracije, nesa-nice, razdražljivost itd.
Štetni uticaj zračenja najviše se tspo-Ijava na plod trudnica i decu, jer rezonan-tna frekveneija na kojoj se najviše apsor-buje zračenje u glavi čoveka iznosi oko 400 MHz, a kod dece oko 700 MHz [6], što je blizu radne frekvencije današnjih mobilnih telefona od 900 MHz. Treba napomenuti da se veći deo energije zrače-nja apsorbuje u površinskim tkivima, ko-ži, kostima glave i mišićima, manji u glavi.
Impulsna polja kod digitalnih mobilnih telefona druge generaeije imaju veći uticaj na biosisteme nego analogni signali mobilnih telefona prve generaeije [6] jer unose dodatno zračenje slično EM zrače-nju ekstremno niskih frekveneija. Naj-veće količine energije ljudsko telo može da apsorbuje na frekveneijama od 30 do 300 MHz.
Za radnike profesionalno izložene delovanju EM polja postavlja se granica dozvoljenog zračenja izražena kroz sped-fični stepen apsorpeije SAR (Specific absorption rate). Navedena veličina pred-stavlja snagu zračenja absorbovanu u je-dinici mase pojedinog tkiva [4], [8]:
448
VOJNOTEHNIĆKI OLASNIK 4-5Q000.
SAR = — E2 (W/kg) (1)
P
gde je:
a - provodnost tkiva izloženog zrače-nju (S/m),
p - specifična gustina tkiva (kg/m3),
E - električno polje (V/m).
Eksperimentalna ispitivanja su poka-zala da kod čoveka koji se nalazi u stanju mirovanja, pri zračenju u trajanju od oko 30 minuta, ako vrednost SAR-a tela iz-nosi od t do 4 W/kg, dolazi do povećanja temperature tkiva koja ne prelazi 1°C. Izlaganjc zračenju većem od 4 W/kg može da izazove povećanje temperature tkiva koja daje štetne efekte, jer termoregula-cioni mehanizmi ne mogu da savladaju nastalo termičko opterećenje [6]. U od-nosu na navedenu vrednost za granicu profesionalnog izlaganja RF (radio-fre-kvencijskom) zračenju za celo telo uzima se zaStitni faktor 10, a za opštu populaciju i dodatni zaštitni faktor 5 u odnosu na profesionalno izlaganje, 5to iznosi 0,08 W/kg.
Treba naglasiti da SAR faktor uzima u obzir samo termički efekat zračenja mobilnog telefona na ljudski organizam. Ovaj efekat je najlakše izmeriti, ali pita-nje je da li je on dominantan. Uticaj interferencije elektromagnctskih talasa mobilnog telefona i moždanih talasa, ko-liko je poznato, do danas nije razmatra-no. Takodc, do danas nije poznato u kojoj men elektromagnetski talasi me-njaju strukturu molekula. Iskustvo ho-meopatske medicine [9], dugo više od 200 godina, ukazuje na to da molekuli u magnetskom polju menjaju svoju strukturu, što se može dokazati metodama spek-troskopske analize [lOj.
Karakteristike mobilnih stanica sa
stanovišta RF zračenja
Danas se često koriste bežični tele-foni koji se mogu podeliti u nekoliko grupa.
Prevozna varijanta telefona, kao i radiO'telefoni u automobilima, poseduju antenu postavljenu na krovu vozila, krilu, staklu iii na braniku. Zbog fizičke razdvo-jenosti antene i korisnika i zaštitne uloge metalne konstrukcije automobila ova grupa telefona nije značajna sa aspekta moguće izloženosti RF zračenju, iako poseduju relativno veliku predajnu snagu reda do 100 W. Prema dostupnim poda-cima zračenje ove grupe telefona može preći dopušteni nivo na udaljenostima 30 do SO cm od antene.
Beiični kućni telefoni imaju malu baznu stanicu na fiksnom telefonskom priključku. Uglavnom rade na frekvenci-jama oko 49 MHz i ne predstavljaju značajan izvor RF zračenja, jer su veoma male snage, reda jednog milivata.
Mobilni telefoni funkcionišu sa sna-gom reda 1 W, a u toku održavanja vezc antena se nalazi u neposrednoj blizini glave. Poredzračenjapojedinačnih, ličnih mobilnih telefona, nivo RF zračenja se može povećati na ograničenom prostoru, kao što su hale, sportski i trgovački cen-tri, veće robne kuće gde se nalazi veliki broj korisnika. Hi ako se u njihovoj lokal-noj zoni nalazi bazna stanica. U svetu $e sada koriste analogni i digitalni celulami mobilni telefoni. U Jugoslaviji se prime-njuju analogni NMT-900 (Nordic Mobile Telephone) i digitalni GSM (Global System for Mobile). Oba sistema rade u frekvencijskom pojasu 890 MHz do 960 MHz, sa snagama od 0,1 W do 1 W kod NMT, te 0,02 W do 2 W kod GSM. U
VOJNOTEHNlCltl GLASN1K 4-5/2000.
449
perspektivi je prelazak sa frekvencije od 900 MHz, na 1800 MHz.
Početkom 1998. godine broj pret-platnika u GSM mreži kod nas je iznosio oko 60 hiljada, a u NMT mreii oko 10 hiljada. Sada se broj digitalnih telefona svakodncvno povećava i trenutno se pro-cenjuje na oko 500 hiljada, dok je razvoj NMT mreže zaustavljen.
Iako vrto malih dimenzija, masc svega 135 grama i debljine oko 2 cm, mobilni tclefon je veoma značajan izvor RF zračenja, jer se u toku korišćenja nalazi u neposrednoj blizini glave, uglav-nom na udaljenosti 2 do 7 cm. ViSe od 50% izlazne snage zračenja kod mobilnog telefona apsorbuje se u glavi korisnika [6], što je vrlo nepovoljno, pa se očekuju konstrukcije sa manjom snagom i ante-nom. koja će bolje koristiti energiju. Mala štap-antena stvara jako elektromag-netsko polje, tako da se glava korisnika nalazi u bliskom polju zračenja. Deo cncrgije se apsorbuje u tkivu glave. koži, potkožnom tkivu, kostima, očima i mo-ždanom tkivu u blizini uha. Kako su u bliskom polju električno i magnetno polje sinfazni, njihovo merenje je veoma kom-plikovano i nepouzdano, jer unošenje sonde za merenje dovodi do poremećaja polja. Podaci korišćeni u ovom radu od-nose se na proračunate vrednosti.
Zracenje baznih stanica
Antene baznih stanica nalaze se na stubovima visine 15 do 50 m ili na zgra-dama sa antenskim pojačanjem deset i više puta prema horizontu. Rasipanje zračenja nadole i bočno je relativno malo. Intenzitet zračenja gustine snage u dale-koj zoni opada sa kvadratom rastojanja od antene.
Prema švedskom standardu SS-ENV 50166-2, dopušteni nivo gustine snage zračenja od 450 pW/cm2, odnosno jačine električnog polja od 41 V/m, kod GSM sistema na 900 MHz, može biti premašen na udaljenosti do 1 m od antene bazne stanice, u pravcu glavnog snopa. Pome-nuti standard donet je na osnovu pred-standarda Evropske unije, a odnosi se na opštu populaciju u toku 24 časa, dok je za profesionalne radnike oko 5 puta veća vrednost, ali u vremenu od 8 časova. Dostupni podaci govore da su na tlu neposredno ispod antene, izmerene vrednosti koje su deset puta manje od dopu-Stenog izlaganja za opštu populaciju.
Prema našem standardu za ovo zra-čenje gornja dopuStena vrednost intenzi-teta, kojoj može biti i2ložena opSta popu-laeija, za frekvencije koje se koriste u mobilnoj telefoniji, iznosi 200 pW/cm2 (27,5 V/m), a za profesionalne radnike 1 mW/cm2 (61,5 V/m) [5]. Radi uporede-nja jačina zračenja nebeskih tela (sunce, zvezde) iznosi 14 pW/cm2, a ljudskog tela 0,5 pW/cm2. Treba uočiti da je na$ standard stroži od švedskog za oko dva puta.
U domaćim publikaeijama objav-ljeno je nekoliko članaka i diskusija u kojima je razmatran problem intenziteta zračenja. Prema dostupnim podacima izmerene jačine električnog polja ispod antene bazne stanice iznose od 1 do 2 V/m, odnosno 0,27 do 1,1 mW/cm2. Nai-me, tipični zidovi zgrada od cementnih blokova, cigie i drveta imaju faktor slab-ljenja za oko 10 do 100 puta. Nastalo polje može da utiče na elektronske apa-rate kao što su televizori ili raćunari.
Proračun jačine električnog polja
Iako je proračun jačine električnog polja u bliskoj zoni nepouzdan, za grubu
450
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 4-5/2000.
procenu pretpostavlja se da važi relaci-ja [1]:
Ejm = — ^ (mV/m), (2)
d
gde je:
E - nivo električnog polja u (V/m) na mestu prijema na udaljenosti d od antene mobilne stanice,
Ppd - snaga mobilne stanice u [W] kad radi na režimu predaje, tipiino iznosi 1W,
d - udaljenost u (km), go - dobitak antene mobilne stanice, za§tapantenu(L - A/2) iznosi 2,15 dB.
Izračunata vrednost za udaljenost 2 cm od antene je 350 V/m (32,5 mW/cm2). Ako se mobilna stanica jače prisloni na uho, na udaljenosti 1 cm od glave, polje dostiže vrednost od čak 700 V/m (130 mW/cm2). To je potvrdeno i merenjem koje su autori ovog rada obavili u laboratory. Za udaljenost 1 cm od antene mobilne stanice Ericsson 868, sa indikaci-jom prijemnog polja od dva podeoka u
GSM mreži, pri uspostavljanju veze izme-rena je vrednost od 680 V/m. Ako se mobilna stanica udalji na dohvat ruke, na oko 70 cm, izračunata vrednost polja je 10 V/m (26 pW/cm2), Sto je prihvatljivo i bezopasno, za duži period.
Ilustracija odnosa jačine polja i udaljenosti prikazana je dijagramom, za snagu mobilne stanice 1 W i dobitak antene 1,64 puta (2,15 dB).
Sa dijagrama se može videti da je zračenje u granicama dozvoljenog prema navedenom švedskom standardu, na udaljenosti većoj od 17 cm od glave i tela, odnosno dalje od 25 cm po jugosloven-skom standardu. Ovaj podatak upućuje na to da je bezbednije nošenje mobilnog telefona u tašni, sa slrane preko ramena ili u ruci, u pregradi najudaljenijoj od tela, a nikako na kaiSu pantalona ili u džepu. Zračenje će biti naročito izraženo ukoliko se mobilni telefon nalazi u džepu koji se nalazi u predelu grudnog koša.
Prvi standardi za kontrolu izloženosti zračenju uvedeni su pedesetih godina u SAD i SSSR-u. Po američkom standardu
Dijagram jačine polja u zavisnosti od udaljenosti
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 4-5^000.
451
smatra se da izloženost gustini snage od 10 pW/cm2 (6,2 V/m) ne predstavlja do-datno toplotno opterećenje, te da je orga-nizam u takvim uslovima u stanju da bez posebnog napora odrlava toplotnu rav-notežu [7]. Sovjetski standard! $u dateko tolerantniji, čak i do 100 puta, ali za vreme izlaganja zračcnju u trajanju od jcdnog časa.
S obzirom na to da postoje komerci-jalni instrument! za merenje gustine snage zračenja u mW/cm2 (npr. Narda), kao i instrument za merenje jačine električnog polja u V/m (npr. Anritsu), za pretvara-nje jednc veličine u drugu koriste sc izrazi:
P = E2/120 7c (W/m2), odnosno E = VP x 120n (V/m). (3)
Pored poredenja sa bilo kojim stan-dardom, jer se umnogome razlikuju, ovo zračenje uporediće se sa zračenjem koje je svakodnevno prisutno u atmosferi, a odnosi se na zračenje RTV odašiljača i baznih stanica. Jačina polja potrebna za prijem televizijske slike zadovoljavajućeg kvaliteta, prema UIT-R prcporuci 417-2 [2], za IV frekvencijski pojas (470-790 MHz), iznosi 70 dB (pV/m). Kada se ova vrednost izrazi preko jačine polja dolazi se do vrednosti od 3,16 mV/m. U pod-ručju gdc se dobro prima signal od 3 TV stanice, jačina polja iznosi oko 10 mV/m. Navedcnom zračenju može se dodati i zračenje od bazne stanice, koje je zbog udaljenosti bezopasno i slabije za oko 100,000 puta od zračenja mobilne stanice. AmeriČka federalna komisija za telcko-munikacije (Federal Commision for Communications - FCC) definiSe specific vrednost prijemnog polja koja iznosi 39 dB (pV/m), kao granicu zone pokriva-nja za analogni sistem, što odgovara vred-
nosti od oko 90 pV/m. Navedeni podaci jasno ukazuju na to da mobilni telefon i na udaljenosti od 70 cm, na dohvatu ruke, zrači nekoliko stotina do hiljadu puta jače od polja koje nastaje zračenjcm RTV odašiljača, odnosno trideset hiljada puta jače od polja zračenja sa bazne stanice na granici zone pokrivanja.
Perspektive daljeg razvoja
uslovljene štetaim zračenjem
Prvobitni mobilni telefoni bili su predvideni za pokretne sisteme (brodove, automobile, avione, itd.) i radili su sa snagama od 5 W i antenama montiranim na krovu automobila ili vrhu broda. Nji-hove antenc bile su udaljene nekoliko metara od čoveka. U tim uslovima radilo se, ipak, sa manje štetnim jačinama polja zračenja, jer se za snagu od 5 W na udaljenosti od 1 m jačsna polja kreće oko 15 V/m.
Budući mobilni telefoni radiće u dual-modu (dual-band), u jednom pojasu sa baznom stanicom na Zemlji i u drugom pojasu sa satelitskom stanicom na malim i srednjim visinama. Već sada neki od satelita kao ARIES na visini 1020 km, GLOBALSTAR na 1400 km, IRIDIUM na 780 km, predstavljaju okosnicu trele generacije komunikacionih sistema. Si-stem IRIDIUM će sa svojih 66 satelita na malim visinama (oko 780 km) obezbe-diti prenos glasa, podataka, faks i pej-džing-poruka [3]. S obzirom na povoljnije prostiranje talasa korišćenjem satelita, treba očekivati i smanjenje snage do reda 100 mW. PovrSina ćelije će bit! daleko manja, a broj Ćelija će se mnogostruko povećati. Mobilna jedinica će najpre pre-tražiti mogućnost uspostavljanja veze preko lokalnog zemaljskog ćelijskog sistema, a zatim, ako ne ostvari vezu, koristiće
452
VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 4-5/2000.
satelit. Takođe, frekvencije će se povcćati na 1,8 GHz sa tendencijom porasta na 2,5 GHz ili 5 GHz. Antena će se nalaziti u samom kućištu aparata. kao na primer dvostruki kvad, a na strani prema kori-sniku imaće žičanu mrežicu kao reflektor.
Zakljnčak
Na osnovu izloženog može se sa sigumošću tvrditi da mobilni teiefoni emi-tuju štetno zračenje. Sve analize u dostup-noj literaturi izvedene su samo na osnovu povećanja telesne temperature, pri £emu oisu uzeti u obzir interferencija i homeo-patski efekat. Radi smanjenja štetnog delovanja treba se pridržavati sledećih pravila:
- mobilni telefon treba držati na radnom stolu ili polict nadohvat ruke. Vezu, kad god je to moguće, treba održa-vati uz pomoć slušalica i mikrofona, koji su izdvojeni provodnikom. Kabl treba postaviti tako da ne bude paralelan sa antenom, a pogotovu da ne bude namo-tan oko antene;
- kada se mobilni telefon ipak mora koristiti u pokretu, to treba činiti što kraće vreme. Efekti štetnog delovanja izraženiji su kada se duže i češće koristi;
- treba ga držati tako da se prsti Jake nalaze izmedu obraza i aparata, &me se povcčava minimalno rastojanje;
- mobilni telefon valja koristiti sa pozicije gde je najjače prijemno polje, odnosno treba izbegavati korišćenje u zatvorenom pros torn, već potražiti najpo-godniji položaj, izvan objekta gde je prijemno polje veće od dva podeoka. Naj-veća zračena snaga je u trenutku uspo-stavljanja veze;
- mobilni telefon treba nositi u tor-bici sa strane, nikako na kaišu, a posebno ne u unutraSnjem džepu sakoa ili džepu košulje na prsima, jer kad je uključen permanentno zrači, pri promeni bazne stan ice;
- kada se mobilni telefon koristi u prostoriji u kojoj se dužc boravi (kancela-rija, stan) znatno smanjenje polja štetnog zračenja postiže se ako se izvede spoljna antena, preko koje se priključi mobilni telefon. Novije varijante mobilnih tele-fona imaju ugrađen priključak za spoljnu antenu, čijom se upoirebom Stap-antena automatski isključuje;
- ne preporučuje se korišćenje mo-bilnog telefona trudnicama i deci, zbog Štetnog zračenja, posebno izraženog na tkivo u razvoju.
iMttotura:
(1) Zentner. E.: Radiokoraunikadie. SkoUks knjiga. Zagreb, I960.
(2) UIT-R (COR). Prepomka 4l%2. VOLUME V. Intcraacio-nale Telecommunication Unioo. Geneve. 1974.
(3) Sunjevarić. M: Radio-tehniki 2. predavanje za studente VTA VJ. 1999.
(4) Kuster. N.; Batzano. Q.: Mobile communication safety. Chimmao and Hall. London. 1997.
(5) JUS N. NO.205. - Radio-kotnunikadje. Radso-frekvendpko zraienje. Maksimalni nivoi tzfeganja koji te odnose na Ijudc. 1990.
(6) Hrn>ak.M.:Mc<licinskiaspek(koriUenJatnobilneielefooiK. Voioosanitetskl prcgkd br. 1/2000, Saniteuka uprava. Gs VJ. 2000.
{7] Rakar-Andrić, M.: Radio-(alamo i mikrotalasno zmtonje u ndnoj sredini i zaJtita ljudsua. Naućno-tehnićki pregled. Vol. XUI. No. 6. 1992. *tt. 34-40.
[8] Bemarđi. P.; Cavagnaro. M ; Pisa, S.: Evaluation of the SAR Distribution in the Hunan Head for cellular Phones used in a Partially doted environment. IEEE Trans, on Electromagnetic compatibility. Vo). 38, No. 3. August 1996. pp. 3S7-366.
[9] Veb, H.: Homcopatija za decu, Klio, Beograd. 2000.
[10] Mikanovitf, N.; Jeremil. M.: Spektroskopaka analiza pofe-dinallnih motekula. Nauka Teknika Bezbedoost. God. Mil, Br. 2. 1998. su. 59-70.
[It] World Health Organization. Radkrfrequency and Microwaves. Environmental Health Cmeria 16. Geneve. 1982. pp. 23-34.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 4-5/2000.
453
