Elektromagnetiska fält ( EMF ) -frågan om biologiska effekter utifrån ett kemisk-fysikaliskt perspektiv

Transkript

1 Elektromagnetiska fält ( EMF ) -frågan om biologiska effekter utifrån ett kemisk-fysikaliskt perspektiv Björn Cedervall* EnergiNorge, Oslo, 9 juni 2010 * Docent, med dr (Karolinska Institutet) Civ ing (Kungl. Tekniska Högskolan) Radiologispecialist (Vattenfall Power Consultant AB)

2 Kommunikationsprocessen Stakeholders: Forskare, beslutsfattare, industriföreträdare, journalister, miljögrupper, jurister Forskningsinfo -> Medier -> Samhällsreaktion

3 Översikt av vissa EMF-frågor Historik Exponering Avgränsning mot genotoxiska verkningar Värme som möjlig riskfaktor Cell- & molekylärbiologiska studier Teoretiska resonemang Epidemiologiska studier Vetenskapsteori Riskkommunikation Elöverkänslighet - el-overfølsomhet

4 Några utgångspunkter Kemistens perspektiv. Aspekter som inte lyfts fram särskilt mycket. Fokus på principresonemang, om något saknas eller är särskilt otydligt. Epidemiologi: Inte diskutera data i sig utan snarare kommunikationen om dem.

5 1800-talets syn på elektricitet & magnetism The nervo-vital fluid pervaded all natural objects, producing such physical forces as electricity, magnetism, and galvanism and serving as the great connecting link between mind and matter. Reverend Jacob Baker, Massachusetts, Disease resulted when the blood s natural ability to siphon magnetic power from the atmosphere was compromised by unhealthy living.

6 Sjukdomar mm man ansåg sig kunna bota med magnetism Astma, bisarrt beteende, blödningar, blindhet, bråck, cancer, diarré, epilepsi, förgiftning, förlamning, gikt, hysteri, brist på harmoniska vibrationer i hjärnan, brist på magnetisk harmoni, kontinensproblem, konvulsioner, melankoli, neuropsykiatriska syndrom, reumatism, skallighet, talsvårigheter, tandvärk, vomiting Magnetism properly applied will cure every curable disease no matter what the cause C.J. Thacher, 1886

7 Magnetismens historia 1880-talet: Dr. Thacher: "King of the magnetic quacks"

8 EMF Låga frekvenser: Elektriska och magnetiska fält Höga frekvenser: Elektromagnetiska fält Vågrörelse eller kvanta (fotoner)

9 Översikt av forskningsområden Teoretiska överväganden Experiment Djurförsök Fantommodeller Cell- och molekylärbiologi Kemiska och fysikaliska försök Epidemiologi ( engångsexperiment )

10 Exponering respektive dos För joniserande strålning: 1 Gy = 1 J/kg Elektriska fält (E): V/m Magnetiska fält (B): 1 T = 1 N A -1 m -1 = Vs m -2 ELF = Extremely Low Frequency (ofta <100 khz)

11

12 För att åstadkomma biologiska effekter måste en växelverkan ske mellan strålningen och atomer/molekyler.

13 En EMF-exponering Kan beskrivas av minst 18 parametrar: Frekvens, intensitet, vågform, geometriska förhållanden, mm (Litteratur: P. Valberg et al.) Effekttäthet (W/kg, W/m 2 ) är en typ av mått

14 Signalkedja: antenn -> fysik, kemi & biologi Ref. Valberg et al. (1997)

15 Energitäthet: Elektriskt resp. magnetiskt fält Elektriskt fält, 1000 V/m: 10-6 J/m 3 Magnetiskt fält, 100 µt: J/m 3 Termisk energi, levande vävnader: 2, J/m mg = 1 G = 10-4 T = 100 T 1 T = G

16 Värmeresonemang 50/60 Hz, 500 MW, 100 m lång kraftledning: 1 m från ledningen: W/m 2 Inducerad värme (människokroppen): 1000 V/m, 0,1 mt -> W eller W/m 2 (normaliserat till kroppsyta) Fullmåne: W/m 2 Sol mitt på dagen: Ca 1400 W/m 2

17 Energideposition vid 50 Hz, 1 kv/m, 0,1 mt: Ca W/kg Jämförelse basal ämnesomsättning: > 1,0 W/kg

18 Joniserande/icke-joniserande strålning Joniserande strålning: >10 15 Hz. (ospecifika kaotiska fenomen) Kovalent bindning (C-C): Bryta en vätebindning: Termiskt brus (37 C): Foton med frekvensen 3 GHz: 3,6 ev 0,1 ev 0,027 ev 0, ev Mikrovågor: ca 1 GHz 300 GHz.

19 Ref. J. Moulder, Crit. Rev. Biomed. Engineering, Vol. 26, 1998:1-116.

20 Olika mått beroende på frekvensområde Ref. P. Vecchia, 2008.

21 ICNIRP > EU-direktiv ICNIRP = International Committee on Non- Ionizing Radiation Protection ICNIRP publicerade år 1998 Guidelines för EMF (0-> 300 GHz). (Health Physics, Vol. 74, Nr. 4: ) Guidelines on limits of exposure to static magnetic fields. (Health Physics, April, Vol. 96, 2009: )

22 Grund för ICNIRPs Guidelines Underlaget för hypotesen EMF = carcinogent anses ej kunna beläggas. Istället handlar det om stimulering av perifera nerver, muskler, chockeffekter eller brännskador i samband med att man berör ledande föremål, eller temperaturförhöjning vid EMF-exponering.

23 ICNIRP fokuserar på temperatureffekter, strömstyrka (A) och strömtäthet (A/m 2 ). ICNIRP kallar sina nivåer för Reference levels baserade på basic restrictions (bygger på faktiska biologiska effekter). Exempelvis 40 ma/m 2 för 0->1 Hz vid yrkesexponering och 8 ma/m 2 för 0->1 Hz för allmänheten.

24 ICNIRP-rekommendationer för 50 Hz Basic limits Yrkesarbetare 10 ma/m 2 Allmänheten 2 ma/m 2 Referensnivåer för ett elektriskt fält Yrkesarbetare Allmänheten 10 kv/m 5 kv/m Referensnivåer för magnetisk flödestäthet Yrkesarbetare Allmänheten 500 T 100 T

25 ICNIRP statement 2009 it is the opinion of ICNIRP that the scientific literature published since the 1998 guidelines has provided no evidence of any adverse effects below the basic restrictions and does not necessitate an immediate revision of its guidance on limiting exposure to high frequency electromagnetic fields.

26 Från ICNIRPs review av sina guidelines...the plausibility of various non-thermal mechanisms that have been proposed is very low....recent in vitro and animal genotoxicity and carcinogenicity studies are rather consistent overall and indicate that such effects are unlikely at SAR levels up to 4 W kg. The experimental data do not suggest so far that children are more susceptible than adults to RF radiation, but few relevant studies have been conducted.

27 För statiska magnetiska fält rekommenderar ICNIRP följande gränsvärden: Exponeringskarakteristik Yrkesmässig Exponering av huvud och bål Exponering av armar och ben Allmänheten Exponering av hela eller delar av kroppen Magnetisk flödestäthet 2 T 8 T 400 mt

28 Kemistperspektiv på mikrovågsområdet Analyser vid ca Hz Rotation Vibration

29 Molekylers energi inom det ickejoniserande frekvensområdet Spektroskopiska metoder nyttjar emission, absorption eller spridning av elektromagnetisk strålning eller partiklar för att studera molekylers egenskaper. Atomspektra tydliga molekylspektra komplexa. Molekylenergi = summan av bidrag från elektronövergångar, rotationer, vibrationer och translation.

30 Mikrovågor ( Hz): Rotation hos tunga molekyler, avstånd mellan atomer samt dipolmoment. Långvågigt IR ( Hz): Information som rör rotation hos lätta molekyler, vibration hos tunga molekyler samt avstånd mellan atomer. Infrarött ljus ( Hz): Vibration i lätta molekyler samt kombinerade vibrations-rotationsfenomen. Avstånd mellan atomer, kraftkonstanter som relaterar till kemiska bindningar, information om molekylära laddningsfördelningar. UV ( Hz): Elektronövergångar, bindningsenergier atomavstånd, molekylära laddningsfördelningar.

31 Icke-termiska effekter? Värme, säg över 40 grader C, är farligt men några icke-termiska effekter har inte hittats. Gjorde man det vore det en världssensation.

32 Ferromagnetiska partiklar i laboratoriemiljön Finns i odlingsmedier Finns på glas, engångsmaterial av plast mm Anrikas vid många laboratorieprocedurer Tas begärligt upp av vita blodkroppar från människa Kan troligen förklara en mängd laboratoriefynd som ej kunnat upprepas av andra forskare.

33 Hypotesen att de observerade epidemiologiska sambanden mellan 50/60 Hz EMF och sjukdom speglar ett kausalt samband stöds inte av vad man vet om mekanismer (Valberg et al., Radiat. Res., Vol. 148, 1997) Sammantaget finner man att tecknen på ett kausalt samband mellan RF-strålning från mobiltelefoner och cancer är svagt eller icke-existerande. (Moulder et al., Radiat. Res., Vol. 151, 1998)

34 Kontroversens kostnader: Globalt troligen över en miljard USD årligen Problem: Riskkommunikation (medier & beslutsfattande) Icke-risker eller små risker kan inte bevisas Samband är inte nödvändigtvis orsaks-samband Många människor har svårt att förstå diagram, siffror och liknande

35 VETENSKAPENS BEGRÄNSNINGAR Ref. H. Sies, A new parameter for sex education. Nature, Vol. 332, April, 1988:495.

36 Synergin forskare-medier Roper du ulv, derimot, kommer du på TV. Det er god butikk for begge: Forskeren kommer på TV, og TV får en forsker med sensasjon. Det kan være direkte dumt av journalister å ødelegge moroa med å være for kritisk. Journalister er heller ikke uhildede, de er faktisk mer avhengig av sensasjoner enn forskerne er." Professor Martin Ystenes (kemi, Trondhjem), Oct. 8, 2002

37 Elöverkänslighet - el-overfølsomhet Särskilt mycket i Sverige Inte en medicinsk diagnos Symtomen kända sedan 1830-talet Carl-Johan Göthe: Smittämnet är psykogent

38 Budskap från de elöverkänsliga

39

40

41

42

43

44

45

46