Czy fale elektromagnetyczne szkodzą zdrowiu? To zależy jakie!

Fale elektromagnetyczne mogą mieć różną długość, od milionowych części metra po wiele kilometrów.

Najkrótszą długość fal i największą energię niosą promienie gamma. Gdy uderzą w atomowe jądro, mogą wybić zeń neutron (albo jądro helu) i zamienić w inny, często radioaktywny, pierwiastek.

W organizmie żywym sieje to spustoszenie. Szczęśliwie na Ziemi promienie gamma powstają tylko w reaktorach jądrowych lub akceleratorach cząstek.

Od promieni gamma do podczerwieni

Krótsze fale elektromagnetyczne to promieniowanie rentgenowskie. Z łatwością przenika tkanki (choć w różnym stopniu, czemu zawdzięczamy zdjęcia rentgenowskie i tomografię komputerową). W niewielkich dawkach nie zaszkodzi, ale nie bez powodu podczas prześwietleń zakłada się na pozostałe części ciała ołowiany fartuch.

[W fizyce promienie rentgena i gamma rozróżnia się według źródeł. Jeśli jest nim rozpad atomu – jest to promieniowanie gamma. Jeśli rozpędzone elektrony – rentgenowskie. Astronomia upiera się przy historycznym podziale: nazywa promieniowaniem gamma – fale najkrótsze, rentgenowskim – fale dłuższe.]

Promieniowanie rentgenowskie i gamma zaliczane jest do promieniowania jonizującego. Oznacza to, że niesie tak wysoką energię, że może zjonizować cząsteczkę, czyli oderwać elektrony od atomowego jądra. To niszczy wiązania chemiczne, na przykład DNA w żywych komórkach.

Z tego powodu promieniowanie jonizujące, nawet na tyle słabe, że nie niszczy tkanek w widoczny sposób, zwiększa ryzyko nowotworów.

Dłuższe fale to już ultrafiolet

Zatrzymuje go skóra, ale również uszkadza tkanki, o czym wie każdy, kto uległ kiedyś poparzeniu słonecznemu. Nic przyjemnego. Ono także zwiększa ryzyko nowotworów skóry.

Jeszcze dłuższe fale to już bezpieczne światło widzialne. Najkrótsze jego fale odbieramy jako kolor fioletowy, najdłuższe jako czerwony.

Do fal elektromagnetycznych należy też podczerwień, której już nie widzimy. Odczuwamy fale podczerwone jako ciepło. Gdy jest ich zbyt dużo, mogą poparzyć – uszkodzić tkanki termicznie.

Od podczerwieni dłuższe są mikrofale. Są w zasadzie już rodzajem fal radiowych, które dzieli się zwykle na ultrakrótkie, krótkie i długie. Mogą coś podgrzać, ale wszystko zależy od natężenia, czyli mocy źródła fal.

Mikrofale przy 700 watach w kilka minut zagotują kubek wody. Przy 100 watach może trwać to kwadrans lub dłużej. Fale radiowe, dłuższe od mikrofal, niosą mniej energii i musiałyby mieć większe natężenie.

Cykl „SOBOTA PRAWDĘ CI POWIE” to propozycja OKO.press na pierwszy dzień weekendu. Znajdziecie tu fact-checkingi (z OKO-wym fałszometrem) zarówno z polityki polskiej, jak i ze świata, bo nie tylko u nas politycy i polityczki kłamią, kręcą, konfabulują. Cofniemy się też w przeszłość, bo kłamstwo towarzyszyło całym dziejom. Rozbrajamy mity i popularne złudzenia krążące po sieci i ludzkich umysłach. I piszemy o błędach poznawczych, które sprawiają, że jesteśmy bezbronni wobec kłamstw. Tylko czy naprawdę jesteśmy? Nad tym też się zastanowimy.

Czy fale radiowe mogą zaszkodzić?

Przez ostatnie dwadzieścia lat prowadzono wiele badań nad tym, czy wpływają na zdrowie. Nie znaleziono żadnego szkodliwego ich wpływu.

Trzeba przyznać, że przed rozwojem łączności komórkowej wpływ fal radiowych na zdrowie był słabo zbadany. Biorąc pod uwagę, jakie natężenie fal podczerwonych może uszkodzić tkanki, ustalono (z dużym marginesem bezpieczeństwa), że telefony oraz routery wi-fi nie powinny emitować więcej niż 2 waty na metr kwadratowy. [Wat jest jednostką mocy lub strumienia energii.] To setki razy mniej niż w mikrofalowej kuchence.

Większość telefonów emituje mniej niż owe 2 waty

Są to maksymalne wartości, które telefon osiąga tylko podczas nawiązywania połączenia. W trakcie rozmowy jest to zwykle sto razy mniej, czyli około 0,02 wata. Co się stanie, jeśli nasz organizm poddamy działaniu fal radiowych o takiej mocy?

Nic. Można to wyliczyć.

O 1 C° po 200 dniach

Jeśli dla uproszczenia przyjmiemy, że ciało składa się w całości z wody, waży 100 kilogramów i całkowicie pochłania 0,02 wata strumienia energii, podgrzanie go o jeden stopień Celsjusza zajmie ponad 200 dni – wyliczała Inna Vishik, fizyczka z University of California w Davis.

Nieco dokładniejsze wyliczenia dla osoby o masie 75 kilogramów pokazują, że podniesienie temperatury ciała o jeden stopień zajmie 151 dni. Każdy może to policzyć sam tutaj.

Można się uprzeć i policzyć co się stanie, jeśli taka wiązka fal zostanie skierowana tylko na głowę (zakładamy, że głowa waży 5 kilogramów). Wyliczenia pokazują, że 0,02 wata podgrzeje ją o jeden stopień po 10 dniach. Nawet gdy strumień energii będzie dziesięć razy większy (0,2 wata), podniesie temperaturę głowy o jeden stopień jeśli będziemy mieć działający telefon stale przy głowie non stop przez 24 godziny.

Są to wyliczenia bardzo teoretyczne. Nasze ciała bezustannie muszą pozbywać się ciepła, które powstaje w wyniku procesów metabolicznych. Nawet leżąc bez ruchu, każdy z nas oddaje do otoczenia około 100 watów (w postaci promieniowania podczerwonego). Wat czy dwa to przy tym błahostka.

Założyliśmy też, że fale radiowe wnikają do wnętrza organizmu bez przeszkód, co nie jest prawdą. Znakomita większość z nich zostaje pochłonięta przez wierzchnie warstwy skóry.

Pan się odsunie (żeby nie nadawać)

Jest jeden zasadniczy powód, dla którego fale radiowe z telefonów czy radiostacji są nieszkodliwe. Natężenie promieniowania szybko się zmniejsza z odległością od źródła, bo proporcjonalnie do kwadratu odległości.

Gdy odległość zwiększa się dwukrotnie, natężenie promieniowania spada czterokrotnie. Jeśli odległość zwiększy się 10 razy, natężenie spadnie aż stukrotnie.

Pomiary natężenia promieniowania producenci telefonów wykonują w odległości 1,5 do 2,5 cm. Dziesięć razy dalej, 15 do 25 cm od ciała, poziom promieniowania jest stukrotnie niższy. Czyli wynosi od dwóch setnych (0,02) wata podczas nawiązywania połączenia – do dwóch dziesięciotysięcznych (0,00002) wata. To wartości tak niskie, że zaniedbywalne.

A w zatłoczonych miejscach, na przykład w autobusie?

Niewiele się zmieni. Jeśli emisję z jednego telefonu na metr kwadratowy pomnożymy przez sto (telefonów), a potem podzielimy na sto (metrów kwadratowych), średnia dawka na metr wcale nie wzrośnie. Sto podzielone przez sto daje jeden.

Może w tłoku, gdzie przypadają cztery osoby na metr kwadratowy, natężenie strumienia fal radiowych może wzrosnąć – z zaniedbywalnej wartości (0,00002 wata) do równie zaniedbywalnej (0,00008 wata na metr kwadratowy).

Dawka promieniowania z telefonu jest zatem niezwykle niska. I raczej całkiem obojętna dla zdrowia.

Eksperymenty na (prawie) grillowanych szczurach

Czasem przywołuje się szeroko dyskutowane amerykańskie badania z 2018 roku, w których wykazano, że promieniowanie radiowe zwiększa ryzyko nowotworów mózgu, serca i nadnerczy u szczurów. Zacznijmy od tego, że w eksperymentach poddawano gryzonie dawkom rzędu 1,5 do 6 watów na kg masy ciała przez dziewięć godzin dziennie przez dwa lata.

1,5 do 6 watów na kilogram masy ciała? To oznaczałoby, że ważący 60 kilogramów człowiek musiałby otrzymywać 90 do 360 watów. Dalibóg, nikt nie jest narażony na takie dawki promieniowania elektromagnetycznego. [Z większą mocą, w zakresie od podczerwieni do ultrafioletu podgrzewa nas choćby słońce.]

Nawet nadajniki telefonii komórkowej emitują od 10 do 50 watów – załóżmy, że taka jest moc zmierzona 10 cm od nadajnika. Natężenie promieniowania spada wraz z kwadratem odległości, zatem trzy razy dalej – raptem 30 cm od nadajnika – jest już dziewięć razy mniej (1,1 do 5,5 watów). Metr dalej jest już sto razy mniej (0,1 do 0,5 wata).

Kilkanaście, kilkadziesiąt metrów od nadajnika są to wartości rzędu miliwatów, czyli tysięcznych części wata. [Nie są to teoretyczne wyliczenia, eksperymentalnie to badano. Rzeczywisty spadek mocy fal radiowych jest jeszcze większy, bo pochłania je na przykład para wodna zawarta w powietrzu.]

Pobudzenie mózgu?

Innego niż cieplny wpływ fal elektromagnetycznych na organizmy żywe (czyli podgrzewanie tkanek) nie udało się go nigdy potwierdzić.

Są badania, które wskazują, że używanie telefonu może pobudzić nieznacznie pracę mózgu (co samo w sobie niekoniecznie jest szkodliwe). Są też inne, wskazujące na to, że używanie telefonu komórkowego może pobudzać apetyt. Są to jednak pojedyncze badania, prowadzone odpowiednio na 47 i 15 uczestnikach, więc o niewielkiej wartości naukowej.

Badania na znacznie większych próbach, takie jak Interphone (na kilku tysiącach osób) oraz Million Women Study (na ponad 700 tysiącach) wykazały, że używanie telefonów komórkowych nie zwiększa ryzyka nowotworów u ludzi.

No dobrze, a kuchenki mikrofalowe?

Mikrofale – rodzaj bardzo krótkich fal elektromagnetycznych – podgrzewają dzięki temu, że niektóre cząsteczki nie mają równomiernie rozłożonego ładunku elektrycznego. Przy jednym końcu są bardziej naładowane dodatnio, przy drugim ujemnie. Naukowe określenie na takie cząsteczki to dipole. Takie cząsteczki w zmiennym polu elektromagnetycznym zaczynają drgać zgodnie z jego częstotliwością. Drgania cząsteczek zwiększają ich energię, więc rośnie ich temperatura.

Nie jest to sposób doskonały. Po pierwsze cząsteczki, w których ładunek elektryczny jest równomiernie rozłożony, są na taki zabieg obojętne. Po drugie, fale elektromagnetyczne nie mają zbyt wielkiego impetu i wnikają mniej więcej 2,5 do 4 cm w głąb potrawy. Jest to powód, dla którego kuchenka mikrofalowa podgrzewa potrawy niezbyt szybko i nierównomiernie.

Po pierwsze, mikrofale nie przenikają przez metalową obudowę ani przez siatkę na drzwiczkach. Gdyby nie te zabezpieczenia, wiązka mikrofal mogłaby nas poparzyć – nic dziwnego, skoro może zagotować wodę do wrzenia.

W Stanach Zjednoczonych opracowano w 2008 roku system odstraszania (Active Denial System), który wykorzystywał wiązkę mikrofal. O wyższej częstotliwości niż w kuchenkach i bliskiej podczerwieni, by wnikała płycej, maksymalnie na pół milimetra w skórę.

Broń powodowała przejmujące uczucie gorąca, które badani mogli znieść przez maksymalnie 3 do 5 sekund. Na skórze pozostawały im poparzenia. Wiązka ta miała 100 tysięcy watów, czyli 100 kilowatów – tysiące razy więcej niż w domowych kuchenkach.

Czy mikrofale mogą zmieniać skład jedzenia?

Zaczęliśmy od fizyki, ale przejdźmy do chemii. Z promieniowaniem elektromagnetycznym wiąże się wiele mitów. Jednym z nich jest to, że “kuchenki mikrofalowe zmieniają skład jedzenia” oraz „sprawiają, że jest mniej przyswajalne”.

Niektórzy dodają nawet, że zmieniają aminokwasy lewoskrętne na prawoskrętne. To bzdury. A w zasadzie nieporozumienie.

Kuchenki mikrofalowe mogą zmieniać skład jedzenia. Tyle że robi to każda obróbka termiczna, także gotowanie i smażenie. Każda obróbka termiczna ścina białka, rozrywa długie łańcuchy nieprzyswajalnej skrobi i sprawia, że stają się bardziej (a nie mniej) przyswajalne.

Kuchenki mikrofalowe robią to samo, także ścinają białka, rozrywają łańcuchy skrobiowe i zwiększają przyswajalność składników odżywczych.

A o co chodzi z tymi aminokwasami?

“Prawoskrętne” i “lewoskrętne” w przypadku cząsteczek oznacza, że różnią się od siebie jak lustrzane odbicia (na przykład lewa rękawiczka od prawej). Z niewyjaśnionych dotąd powodów znakomita większość aminokwasów występujących w organizmach żywych to L-aminokwasy. Ich lustrzane odbicia D-aminokwasy, występują w niewielkich ilościach.

To mit, że wszystkie prawoskrętne aminokwasy są mniej przyswajalne. Na przykład fenyloalanina i metionina są przyswajalne mniej więcej tak samo w obu formach, lewo- i prawoskrętnej.

Tylko niektóre z prawoskrętnych aminokwasów nie są przyswajalne w ogóle (na przykład D-lizyna). Niektóre zaś mogą być szkodliwe w dużych ilościach (podawanie D-tyrozyny myszom hamuje ich rozwój, ale ludziom nikt nie podaje ich w takich ilościach, jak laboratoryjnym gryzoniom).

Drugi mit to ten, że mikrofale zmieniają aminokwasy lewoskrętne w prawoskrętne. To akurat łatwo było zbadać eksperymentalnie. Po 10 minutach ogrzewania mleka w kuchence mikrofalowej zawartość prawoskrętnych aminokwasów jest w nim taka sama jak w mleku podgrzewanym tradycyjną metodą. Podgrzewanie roztworu lewoskrętnych aminokwasów w kuchence mikrofalowej nawet przez pół godziny nie sprawia, że pojawiają się aminokwasy prawoskrętne.

Skąd więc to fałszywe przekonanie?

Część lewoskrętnych aminokwasów rzeczywiście zamienia się w formy prawoskrętne pod wpływem długotrwałej obróbki cieplnej. Na przykład po półtorej godzinie podgrzewania w temperaturze 115 stopni około 28 procent kwasu L-asparaginowego ulega przemianie do kwasu D-asparaginowego.

Jednak nie ma żadnego znaczenia, co jest źródłem ciepła. Tak samo zadziałają mikrofale, płyta indukcyjna, piekarnik elektryczny czy gazowy palnik (tylko przy gotowaniu temperatura jednak nie przekracza 100 C°).

A na marginesie, prawoskrętne aminokwasy są zwykle słodsze od lewoskrętnych. To także dzięki nim długo pieczone mięso wydaje nam się tak smaczne…

Indukcja, czyli promieniowanie elektromagnetyczne

Czy w kuchenkach indukcyjnych też jest promieniowanie elektromagnetyczne? Tak, jak najbardziej.

Pod płytą kuchenki indukcyjnej znajdują się cewki indukcyjne (są nimi gęsto upakowane zwoje miedzianych drutów). Gdy przez cewkę przepływa prąd zmienny, staje się elektromagnesem. Powstaje zmienne pole magnetyczne. Gdy postawimy nad taką cewką garnek ze stali, pole magnetyczne indukuje napięcie elektryczne. Stal nie jest wcale dobrym przewodnikiem. A gdy pojawia się opór w przewodzeniu napięcia, szybko zamienia się on w ciepło.

Można powiedzieć, że między cewką a dnem garnka biegną fale elektromagnetyczne o częstotliwości 25 do 50 kiloherców, czyli odpowiadającej długim falom radiowym. Zmieniające się napięcie w cewce wzbudza fale elektromagnetyczne, a fale elektromagnetyczne wzbudzają w dnie garnka napięcie.

Czy to nie oznacza, że garnek jest pod napięciem? Nie, bo oporność dna garnka zamienia napięcie w ciepło. Napięcie między dwoma punktami garnka jest znikome (co można zmierzyć woltomierzem). [A i częstotliwość prądu w kuchence indukcyjnej jest o wiele za wysoka, by spolaryzować neurony, czyli spowodować porażenie elektryczne.]

Czy promieniowanie może uciekać?

Jeśli dno naczynia jest mniejsze od strefy indukcyjnej, część elektromagnetycznego promieniowania może z kuchenki indukcyjnej “wyciekać”.

Będzie to zmienne pole magnetyczne, które może indukować prąd elektryczny w przewodnikach. Ciało ludzkie nie jest dobrym przewodnikiem, słabo, ale jednak przewodzi. Może mieć to znaczenie dla osób z rozrusznikiem serca – dlatego też tę kwestię badano.

Jeśli garnek stoi symetrycznie na polu indukcyjnym, to nawet mały garnek na dużym polu nie wywoła napięcia wyższego niż 100 miliwoltów (mV).

Gorzej jest, gdy na polu indukcyjnym niesymetrycznie postawimy duży garnek. Najbardziej wrażliwe rozruszniki reagują na około 90 mV. W odległości 35 cm od garnka czy patelni indukowane napięcie nie przekracza 60 mV – czyli 60 tysięcznych wolta.

Tysiące watów? Nie

Nie dajmy się zwieść temu, że kuchenki mają moc rzędu kilku tysięcy watów, a jedno pole grzewcze tysiąca czy dwóch. Pamiętacie państwo, jak szybko spada natężenie promieniowania wraz z odległością? Jeśli dno garnka znajduje się centymetr nad cewką i działa na nie 1000 watów, centymetr wyżej będzie to (2 do kwadratu) cztery razy mniej, czyli 250 watów.

W istocie blisko źródeł promieniowania jego natężenie spada najszybciej. Blisko nadajnika powstają wzajemnie znoszące się prądy, co sprawia, że natężenie pola spada proporcjonalnie do czwartej (a nie drugiej) potęgi od odległości.

W przypadku garnka dwa centymetry nad płytą indukcyjną oznacza to szesnaście razy (dwa do potęgi czwartej) słabszy strumień energii, czyli 62,5 wata.

Właśnie dlatego wystarczy unieść garnek na centymetr nad płytą indukcyjną, by woda przestała się gotować.

Do tego napięcie nie przepływa przez cewkę, jeśli nad nią nie stanie naczynie – kuchenki mają wbudowany czujnik. Bardzo słusznie, bo bez sensu byłoby marnować tysiąc watów energii, wysyłając ją w postaci fal elektromagnetycznych w powietrze.

Fale, które (nie) szkodzą – czyli efekt nocebo

Są osoby, które uskarżają się na różne dolegliwości rzekomo z powodu wpływu promieniowania elektromagnetycznego (chodzi im o fale radiowe, bo przecież nie podczerwień czy światło widzialne). Sęk w tym, że w eksperymentach nie potrafią odróżnić, czy promieniowanie to jest włączone, czy wyłączone.

Samo przekonanie o szkodliwości czegokolwiek – leku, terapii, urządzenia czy zjawiska – nawet jeśli nie ma ku temu obiektywnych powodów, może wywołać objawy chorobowe. To zjawisko, odwrotne do efektu placebo, nazwano efektem nocebo (od łacińskiego nocere, czyli szkodzić).

Podobnie jest na przykład z turbinami wiatrowymi. Są osoby uskarżające się na dolegliwości spowodowane ich pracą (wymieniano nowotwory, wady rozwojowe dzieci, autyzm, ADHD, zmęczenie, kłopoty z pamięcią, migreny, zaburzenia snu).

Żadne badania nie potwierdziły, by praca wiatrowych turbin mogła mieć taki wpływ. Przegląd 25 naukowych badań wyraźnie wskazuje, że takich związków nie ma.

To również efekt nocebo. Łatwo się poczuć źle, jeśli jesteśmy niesłusznie przekonani, że coś może nam zaszkodzić.