Wpływ prądu elektrycznego na organizmy żywe

Instalacje elektryczne mogą stanowić źródło zagrożeń życia i zdrowia. Skutkami tych zagrożeń mogą być: porażenia prądem elektrycznym, pożaru, oparzenia skóry oraz olśnienia oczu wywołanego łukiem powstającym przy zwarciu elektrycznym, zatrucia w wyniku zastosowania w instalacjach i urządzeniach elektrycznych szkodliwych materiałów. Do instalacji stwarzających największe zagrożenie można zaliczyć instalacje elektroenergetyczne. Źródłem zagrożenia może być również wyposażenie elektryczne maszyn. Niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym występuje we wszystkich urządzeniach elektrycznych, których napięcia robocze przekraczają wartości napięć bezpiecznych. Napięcia bezpieczne zostały podane w tabeli.
Tabela. Napięcie bezpieczne (długotrwale dopuszczalne)

Warunki środowiskowe Prąd przemienny [V] Prąd stały [V]
normalne 50 120
szczególne 25 60
W takich przypadkach jest konieczne zastosowanie odpowiednich środków technicznych ochrony przeciwporażeniowej. Podstawowe środki ochrony przeciwporażeniowej to te, które uniemożliwiają bezpośrednie zetknięcie człowieka z będącymi pod napięciem częściami obwodów elektrycznych, a tym samym nie dopuszczają do przepływu przez ciało człowieka prądu rażeniowego. Zabezpieczają one również przed porażeniem człowieka wskutek dotyku do urządzenia, na którego przewodzących elementach (np. obudowa) nie stanowiących części obwodu elektrycznego może pojawić się napięcie dotykowe (powstałe np. wskutek uszkodzenia izolacji). Z punktu widzenia ochrony przeciwporażeniowej urządzenia elektryczne - zgodnie z normą PN-E-05031 dzieli się na cztery klasy: 0, I, II i III.
Środki ochrony indywidualnej mogą stanowić samodzielne zabezpieczenie (stosowane przez uprawnionych elektryków) w przypadku pracy z urządzeniami o napięciu prądu do 1 kV. Powyżej 1 kV środki ochrony indywidualnej mogą być stosowane jedynie jako sprzęt pomocniczy.
Do środków ochrony indywidualnej chroniących przed porażeniem prądem elektrycznym można zaliczyć:
· rękawice ochronne;
· odzież ochronną;
· obuwie ochronne;
· środki ochrony oczu i twarzy
Środki te muszą charakteryzować się m.in. odpowiednią elektroizolacyjnością oraz wytrzymałością na przebicie prądu o odpowiednim napięciu.



Problem wpływu pola elektromagnetycznego na żywe organizmy pojawił się właściwie dopiero w okresie pojawienia się elektroenergetyki.
Problem wpływu pola elektromagnetycznego na żywe organizmy pojawił się właściwie dopiero w okresie pojawienia się elektroenergetyki (generatory, elektroenergetyczne sieci przesyłowe) i związanego z nią gwałtownego wzrostu znaczenia energii elektrycznej. Zrozumiałe jest więc, że badania biologiczne, a zwłaszcza obserwacje wpływu pola elektromagnetycznego na ludzi trwają zbyt krótko aby naukowo stwierdzić czy i w jakim stopniu ma ono wpływ na nasze zdrowie.

Pierwsze doniesienia o możliwym szkodliwym wpływie pola elektromagnetycznego pojawiły się w fachowej prasie w połowie lat 60-tych i dotyczyły pracy przy liniach 400 kV. W 1979 roku w Stanach Zjednoczonych zaczęto podejrzewać, że istnieje związek pomiędzy gęstością sieci elektroenergetycznej w danym terenie a występowaniem nowotworów u dzieci.
Od tego czasu prowadzone są liczne badania w różnych krajach (Szwecja, Dania, Kanada, Francja, Stany Zjednoczone) w celu ustalenia związku między występowaniem nowotworów a działaniem pola elektromagnetycznego. Badania dotyczyły narażeń zarówno w miejscach pracy, jak i w miejscach zamieszkania. Uzyskano wyniki rozbieżne ale we wszystkich przypadkach oddziaływanie jest słabe - bliskie poziomowi błędu pomiarowego lub zakłóceniom przypadkowym. Są to związki słabsze niż np. palenie papierosów. Stwierdzono, że pewien wpływ pola elektromagnetycznego można zaobserwować dopiero przy przynajmniej 1000 razy silniejszym niż występujące we wnętrzu mieszkania. Jednak i te silniejsze pola nie wywarły wpływu na DNA komórek.

Obecnie można więc jedynie stwierdzić, że ryzyko zdrowotne wynikające z narażenia polem elektromagnetycznym, o cechach spotykanych w środowisku naturalnym, jest znikome i hipotetyczne. Nie opisano do tej pory żadnej choroby, która byłaby spowodowana działaniem pola elektromagnetycznego.
Potwierdza to jedynie potrzebę prowadzenia dalszych badań i obserwacji w tym względzie.
Na podstawie artykułu Hanny Gaweckiej oraz Jana Nasiłowskiego w WE.


Wstęp
Naturalne pola elektryczne i magnetyczne we wszechświecie istniały zawsze. Sztuczne pola elektromagnetyczne, o bardzo szerokim spektrum częstotliwości, związane z działalnością człowieka pojawiły się zaledwie ponad 100 lat temu. Pola te spełniają pożyteczną funkcję, np. umożliwiają przekaz informacji za pomocą radia, telewizji, czy różnych innych systemów łączności. Mogą one także działać szkodliwie, np. powodując zakłócenia w prawidłowym funkcjonowaniu aparatury elektronicznej lub innych urządzeń elektrycznych, a także ujemnie wpływać na zdrowie człowieka i na środowisko naturalne, w którym on żyje. Burzliwy rozwój nowych systemów łączności, sieci telefonii komórkowej, ciągła budowa stacji radiowych i telewizyjnych, stacji radiolokacyjnych, wzrost produkcji energii elektrycznej i towarzysząca temu zjawisku rozbudowa linii przesyłowych i stacji elektroenergetycznych oraz powszechność korzystania z energii elektrycznej w życiu codziennym w ostatnich dekadach 20 wieku sprawia, że sztuczne pola elektromagnetyczne są w otoczeniu człowieka wszechobecne.

Pole elektromagnetyczne, o małej energii (w zakresie częstotliwości poniżej 300 GHz), oddziaływujące na ludzi i środowisko naturalne nazywane jest także potocznie oraz w różnorodnych aktach prawnych dotyczących ochrony środowiska promieniowaniem niejonizującym. Promieniowanie niejonizujące, z punktu widzenia oddziaływania na środowisko, jest przedmiotem rozlicznych badań i programów naukowych o różnym charakterze i dotyczą one na ogół problemów biologicznych, medycznych, biofizycznych i technicznych. Tematyką tą zajmują się zarówno wyspecjalizowane jednostki organizacji międzynarodowych, instytucje rządowe poszczególnych krajów jak również organizacje ekologiczne.
Badania medyczne dotyczące wpływu pola elektrycznego i pola magnetycznego o częstotliwościach 50 i 60 Hz na zdrowie człowieka prowadzone są intensywnie od ponad 20-tu lat w różnych ośrodkach naukowych na całym świecie. W szczególności, doniesienia w latach 80-tych o możliwości rozwoju chorób nowotworowych takich, jak białaczka dziecięca, guzy mózgu i choroby limfatyczne pod wpływem pola magnetycznego o niskiej częstotliwości i bardzo małych wartościach natężeń spowodowały ogromne zainteresowanie problematyką oddziaływania linii przesyłowych i urządzeń elektroenergetycznych wysokiego napięcia na środowisko naturalne.

Zakres i skala podejmowanych w wielu krajach badań są różne. Prowadzone są badania laboratoryjne, badania epidemiologiczne, gromadzone są również informacje statystyczne o chorobach wśród pracowników obsługujących urządzenia elektroenergetyczne i wśród ludności mieszkającej w pobliżu linii przesyłowych. Wyniki dotychczasowych badań są optymistyczne, ale nie brak jest również doniesień pesymistycznych. Z raportów Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) oraz specjalnych grup np. Komitetu Medycznego Międzynarodowej Konferencji Sieci Elektrycznych (CIGRE), Międzynarodowego Komitetu Promieniowania Niejonizującego (IRPA) i innych wynika, że obecne rezultaty badań nie dają podstaw do tworzenia nowych, restrykcyjnych przepisów w celu ograniczenia pola elektrycznego i magnetycznego o częstotliwości 50 i 60 Hz w środowisku naturalnym. Zaleca się jedynie zasadę rozsądnego ograniczania i unikania tych pól, bez ponoszenia dodatkowych nakładów finansowych. Są również inne doniesienia, które nie wykluczają tego, że pole magnetyczne o niskiej częstotliwości i o małych wartościach może być czynnikiem wywołującym wzrost zachorowań na różne formy raka (np. Instytut Statystyki Medycznej i Dokumentacji Uniwersytetu w Mainz – Niemcy, Centrum Badań Raka Freda Hutchinsona w Seattle – USA).
Aktualne informacje dotyczące oddziaływania pól elektromagnetycznych

Międzynarodowa Organizacja Zdrowia (WHO) dokonuje okresowych przeglądów wyników badań wpływu pól elektromagnetycznych na systemy biologiczne a ich rezultaty ogłasza w Raportach. W ostatniej publikacji [1] (następna przewidywana jest w 2003 roku) w zakresie dotyczącym pól elektromagnetycznych bardzo niskiej częstotliwości zostały podane wartości natężenia pól oraz ocena skutków zdrowotnych.
1. Spotykane w praktyce maksymalne wartości natężenia pól elektrycznych i magnetycznych 50 Hz to:
· pola naturalne: 0.0001 V/m oraz 0.00001 uT
· pola w sąsiedztwie urządzeń elektroenergetycznych:
a. linie napowietrzne: 12 kV/m oraz 30 uT,
b. stacje napowietrzne 16 kV oraz 270 uT,
c. instalacje domowe: 500 V/m oraz 150 uT,
d. miejsce pracy: 25 kV/m oraz 2 mT (spawarki 130 mT).
2. Ocena skutków zdrowotnych
· pola elektryczne 50 Hz: z wyjątkiem bodźców, które mogą wynikać z ładunku indukowanego na powierzchni ciała ludzkiego, efekty oddziaływań pól o natężeniach do 20 kV/m są nieznaczne i nieszkodliwe, pola o natężeniach ponad 100 kV/m nie wpływają na rozrodczość i rozwój zwierząt,
· pola magnetyczne:
a. istnieje mało potwierdzonych eksperymentalnie danych, że pola magnetyczne 50 Hz mogą wpływać na fizjologię i zachowanie ludzi, przy natężeniach spotykanych w domach i w środowisku,
b. wpływ pól na poziom melatoniny został stwierdzony w pewnych badaniach laboratoryjnych zwierząt – badania wykonane na ochotnikach nie potwierdzają występowania zmian u ludzi,
c. brak potwierdzonych dowodów, że pola magnetyczne 50 Hz mogą być bezpośrednim powodem niszczenia komórek biologicznych, w tym komórek DNA, tym samym pola te nie mogą inicjować procesów rakotwórczych, aktualnie prowadzi się badania dla ustalenia wpływu pól na sprzyjanie (współdziałanie) rozwojowi chorób nowotworowych (ostatnie badania na zwierzętach nie potwierdzają tej hipotezy),
d. wyniki badań epidemiologicznych nie udowadniają związku przyczynowego (źródło – efekt) pomiędzy polami magnetycznymi i chorobami nowotworowymi.
W zakresie wartości dopuszczalnych natężeń i środków zaradczych stwierdza się, że:
· wytyczne ochrony ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) i zbliżone do nich przepisy różnych krajów stanowią wystarczające środki dla ochrony ludzi przed skutkami pól elektromagnetycznych 50 Hz oraz przed dotykiem obiektów w których występują napięcia indukowane,
· brak potrzeby stosowania specjalnych środków ochrony środowiska przed wpływami pól elektrycznych i magnetycznych, przy założeniu, że zawierają się one w granicach dopuszczalnych przez przepisy – dostęp osób postronnych do miejsc pracy o znacznych natężeniach pól powinien być uniemożliwiony.
Poziomy hałasu, emisji ozonu i ulotu występujące w sąsiedztwie urządzeń elektroenergetycznych nie stanowią zagrożenia zdrowotnego dla środowiska.

Odnosząc się do informacji w punkcie 1, podanej przez WHO, należy stwierdzić, że na terenie naszego kraju natężenia pola elektrycznego i magnetycznego 50 Hz nie osiągają tak dużych wartości. Są one na ogół znacznie niższe, nawet w otoczeniu linii przesyłowych 400 kV (pole elektryczne poniżej 10 kV/m) [7]. Zatem zgodnie z oceną WHO, w normalnie spotykanych warunkach w Polsce nie należy nadmiernie obawiać się zagrożenia dla ludzi i środowiska ze strony pól elektromagnetycznych, wytwarzanych przez układy elektroenergetyczne wysokiego napięcia, budowane zgodnie z normami krajowymi.

W Stanach Zjednoczonych wykonany został w ciągu pięciu lat przez NIEHS (US National Institute of Environmental Health Sciences) program badawczy pod nazwą EMF-RAPID [9] i przedyskutowany w czerwcu 1998 roku na spotkaniu roboczym z udziałem 30 naukowców. W sprawozdaniu dotyczącym skutków zdrowotnych pól magnetycznych wytwarzanych przez linie elektroenergetyczne, w którym zamieszczono 320 pozycji literatury, podano szereg istotnych wniosków i zaleceń, które omówione są szczegółowo w referacie [8].
W Unii Europejskiej, mimo wieloletnich dyskusji, nie wprowadzono do tej pory dyrektywy, która dotyczyłaby ochrony ludności przed działaniem pól elektromagnetycznych. Istnieje jedynie datowana na 12 lipca 1999 r., przyjęta w tej kwestii przez Radę Europejską rekomendacja.
W Polsce istnieje system prawny dotyczący ochrony środowiska naturalnego [11, 12, 13]. Z zapisów w tych aktach wynika, iż przyjęte i stosowane w Polsce dopuszczalne wartości natężeń pól elektromagnetycznych w środowisku naturalnym są, w istotnych z punktu widzenia powszechności występowania pól zakresach częstotliwości, bardziej rygorystyczne od rekomendowanych w Unii Europejskiej i przez Światową Organizację Zdrowia [Tab. 1].

Tablica 1. Dopuszczalne poziomy elektromagnetycznego promieniowania niejonizującego charakteryzowane poprzez wartości graniczne wielkości fizycznych (Dz. U. Nr 107, poz. 676, 1998 r., Ekspozycja środowiskowa)
Zakres częstotliwościpromieniowania Składowaelektryczna Składowamagnetyczna Gęstośćmocy Gęstość prądujonowego
Lp. 1 2 3 4 5
1 Pola stałe 16 kV/m 8 kA/m - 100 nA/m2
2 Pola 50 Hz 10 kV/m 80 A/m - -
3 0.001...0.1 MHz 100 V/m 10 A/m - -
4 Powyżej 0.1...10 MHz 20 V/m 2 A/m - -
5 Powyżej 10...300 MHz 7 V/m - - -
6 Powyżej 300...300000 MHz - - 0.1 W/ m2 -

3. Reakcje społeczne na pole elektromagnetyczne
Społeczeństwa krajów uprzemysłowionych są coraz bardziej uczulone na obecność w środowisku naturalnym obiektów energetycznych, a zwłaszcza elektrowni i napowietrznych linii przesyłowych. Wiąże się to z obawą przed ewentualnymi niekorzystnymi oddziaływaniami fizycznymi i chemicznymi występującymi w czasie pracy tych obiektów. Od kilku lat obawy i nasilający się opór społeczny przeciw lokalizacji w terenie obiektów energetycznych obserwuje się również w Polsce. Opór ten i związane z nim liczne procesy sądowe i administracyjne hamują, a niekiedy wręcz uniemożliwiają rozwój linii i stacji wysokich napięć. W wyniku odwołań mieszkańców do kolejnych instancji administracyjnych staje się regułą kilkuletnie opóźnienie inwestycji oraz wchodzenie przedsiębiorstw wykonawczych na plac budowy linii przy pomocy policji. Np. sprzeciw mieszkańców co do lokalizacji 2 słupów linii 110 kV Tomaszów - Opoczno spowodował, że nie mogła być ona ukończona i wprowadzona do ruchu przez 7 lat. Przez 5 lat nie mogła być zakończona i wprowadzona pod napięcie dwutorowa linia 220 kV mająca zasilić gotową już rozdzielnię 220 kV w Zgierzu Antoniewie. Nieliczenie się z obawami i oporami mieszkańców nieuchronnie powoduje zablokowanie każdego nowego projektu linii, a być może nawet zakwestionowanie obecności już istniejących linii. Sprzeciwy społeczeństwa uzasadniane są zagrożeniami oddziaływaniem pól elektromagnetycznych, zakłóceniami akustycznymi i radioelektrycznymi oraz ograniczeniami w wykorzystaniu terenu wokół linii. Ma też znaczenie psychologiczne oddziaływanie potężnych konstrukcji słupów i rozdzielni. Może się nawet okazać, że sprzeciw wobec lokalizacji linii przesyłowych wysokich napięć stanie się źródłem stresów i przez to prawdziwym problemem zdrowia publicznego, może nawet istotniejszym niż samo oddziaływanie linii wysokiego napięcia. Równocześnie stan wiedzy o istocie oddziaływań urządzeń energetycznych na środowisko zawiera jeszcze wiele niejasności i sprzecznych poglądów, wywołując dyskusje również w środowiskach naukowych.

Zarówno ze względów społecznych jak i ekonomicznych ważnym problemem jest znajomość ewentualnych realnych zagrożeń stwarzanych przez urządzenia wysokiego napięcia i oddzielenie ich od oddziaływań wyłącznie psychologicznych, które nie powinny przesądzać o możliwości rozwoju sieci najwyższych napięć, choć również powinny być uwzględniane. Podstawowego znaczenia nabiera minimalizacja oddziaływań infrastruktury elektroenergetycznej na środowisko oraz odpowiednie informowanie mieszkańców zarówno o pozornych jak i potencjalnych zagrożeniach.
Udział społeczeństwa w procedurach administracyjnych, dotyczących działalności inwestycyjnej, staje się faktem. Dla inwestycji szkodliwych lub mogących pogorszyć stan środowiska, zgodnie z obowiązującym prawem, istnieje konieczność uzyskania akceptacji jeszcze przed przystąpieniem do ich projektowania. Udział ten polega na uczestnictwie w spotkaniach przeprowadzanych przez organy administracji samorządowej, uczestnictwie w spotkaniach informacyjnych organizowanych przez inwestorów, zwracaniu się z prośbami o wyjaśnienia, wreszcie na składaniu odwołań od decyzji administracyjnych. Coraz częściej w sprawach dotyczących inwestycji głos zabierają organizacje społeczne. Uzyskanie akceptacji społecznej dla nowych przedsięwzięć stało się koniecznością. Konieczność ta wynika obecnie z obowiązujących przepisów. Ustawa o dostępie do informacji o środowisku i jego ochronie oraz o ocenach oddziaływania na środowisko z dnia 9 listopada 2000 r. (Dz.U.2000.109.1157 z dnia 13 grudnia 2000 r.) [14], obowiązująca od 1 stycznia 2001 r., nakłada na organy administracji publicznej obowiązek udostępniania wszelkiej informacji o środowisku i jego ochronie każdemu, kto zwróci się z zapytaniem o taką informację oraz udostępnienia udziału społeczeństwa w postępowaniu w sprawie ochrony środowiska.

Akceptacja społeczna inwestycji jest zależna od bardzo wielu czynników. Między innymi od zrozumienia zasad lokalizacji obiektów i zrozumienia mechanizmów oddziaływania tych obiektów na otoczenie, w tym co bardzo ważne – na ludzi; od zrozumienia metod oceny oddziaływania obiektów; od poczucia udziału w podejmowaniu decyzji co do narażenia na ewentualne ryzyko.
Wśród przyczyn wywołujących konflikty społeczne, związanych z urządzeniami elektroenergetycznymi, które są źródłem pól elektromagnetycznych, należy zwrócić uwagę przede wszystkim na brak wystarczającej wiedzy dotyczącej: zasad działania takich obiektów, zasad określania rozkładów pól elektromagnetycznych w otoczeniu takich obiektów, zasad określania dopuszczalnych wartości natężeń pól, tak, aby pola te były nieszkodliwe, procedur administracyjnych, a także różnych nierzetelnych informacji rozpowszechnianych w środkach masowego przekazu.

Inną, ważną przyczyną konfliktów społecznych jest nieomal powszechne przeświadczenie o dużej szkodliwości pola elektromagnetycznego oraz brak możliwości przystępnego przekazania wiedzy specjalistycznej, dotyczącej oddziaływania takich pól. Zrozumienie zasad działania urządzeń elektroenergetycznych nie jest powszechne. Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na ludzi jest tematem wielu publikacji, w których używa się fachowych określeń, nie zawsze zrozumiałych dla przeciętnego czytelnika. Materiały dotyczące konkretnych obiektów, muszą odpowiadać wymaganiom formalnym, co pociąga to za sobą konieczność stosowania specyficznej terminologii, a to także nie przyczynia się do ułatwienia odbioru społecznego. Wreszcie, także nie zawsze, mieszkańcy terenów, na których mają być lokalizowane inwestycje mają poczucie indywidualnego udziału w decydowaniu o podejmowaniu ryzyka, nawet tylko hipotetycznego.

Przyczyną konfliktów społecznych jest także niski poziom zaufania społecznego, odnoszący się zarówno, do przepisów ochronnych i możliwości ich respektowania jak i do treści i opinii ekspertyz oraz do samych ekspertów przedstawiających problematykę oddziaływania urządzeń elektroenergetycznych na środowisko. Nieufność występuje po dwóch stronach. O ile z jednej strony techniczne kryteria lokalizacji i funkcjonowania obiektów są dla osób nie posiadających wystarczającej wiedzy całkowicie niezrozumiałe, to z drugiej strony uwarunkowania społeczne i konieczność uzyskania akceptacji dla przedsięwzięcia są traktowane jako całkowicie nieracjonalne i nie uzasadnione przez część osób zajmujących się doborem lokalizacji i rozwiązań technicznych obiektów, dla których konieczne jest uzyskanie akceptacji społecznej.
Brak akceptacji społecznej dla konkretnych lokalizacji obiektów będących źródłami pól elektromagnetycznych jest powszechnie odczytywany jako potwierdzenie szkodliwości tych obiektów.

Wnioski
1. W odniesieniu do problematyki oddziaływania urządzeń elektroenergetycznych na środowisko podstawową metodą działania powinno być jak najszersze upowszechnianie informacji o naturze oddziaływania promieniowania niejonizującego, podawanie miarodajnych danych, dotyczących rzeczywistego wpływu na zdrowie i środowisko pól elektromagnetycznych w oparciu o wyniki badań naukowych w tej dziedzinie,
2. Istnieje konieczność dialogu społecznego. Współdziałanie pomiędzy inwestorami, organami przedstawicielskimi i społeczeństwem jest konieczne. Spotkania z ludnością w wielu przypadkach pozwalają na rozwiązanie konfliktów satysfakcjonujące wszystkie strony sporu. Pozytywnym przykładem jest budowa radiostacji w Solcu Kujawskim,
3. Ustawa o dostępie społeczeństwa do informacji o środowisku i jego ochronie przyczyni się do uporządkowania problematyki inwestycyjnej. Przepisy te pozwolą zapewne na zmniejszenie liczby konfliktów społecznych poprzez poprawę komunikacji i przepływu informacji oraz udziału społeczeństwa w procesach podejmowania decyzji administracyjnych
4. Na podstawie literatury można stwierdzić, że przebieg konfliktów społecznych dotyczących obiektów elektroenergetycznych w Polsce podobny jest do analogicznych konfliktów w innych krajach [5, 9]. Istnieje obszerna literatura dotycząca metod rozwiązywania konfliktów społecznych.
Artykuł pochodzi z konferencji INSEL'2001