Nro. 7 2024/2 Analyysi pitkäkestoisesta altistumisesta voimajohtojen tuottamille magneettikentille hyödyntäen keinotekoisia neuroverkkoja

|

Päätoimittajan kommentti: Kirjoittajat ovat tutkineet voimajohtoihin liittyvää pitkäkestoista altistumista magneettikentille hyödyntäen keinotekoisia neuroverkkoja. Artikkelissa he esittelivät menetelmän, jolla analysoitiin pitkäkestoista altistumista voimajohtojen muodostamalle magneettikentälle. Heidän kehittämänsä metodi perustuu ympäristön lämpötilan ja vaihejohtimien korkeuden mittaamiseen ja siihen, että vaihejohtimen korkeuden muutokset ympäristön eri lämpötiloissa saadaan selville lineaarisen regressiomallin avulla.

Yksi yleisimmistä pientaajuisten magneettikenttien lähteistä ovat voimajohdot. Tutkimusryhmän mukaan niitä on tutkittu paljon, ja viime aikoina on korostettu erityisesti pitkäkestoisen altistumisen vaikutuksia terveyteen. Ongelmallista on kuitenkin ollut pitkäkestoisten mittausten suorittaminen magneettikenttäaltistuksen määrittämiseksi.

Tässä artikkelissa tutkijat esittelivät menetelmän, jolla analysoitiin pitkäkestoista altistumista voimajohtojen muodostamalle magneettikentälle. Tutkijoiden kehittämä metodi perustuu ympäristön lämpötilan ja vaihejohtimien korkeuden mittaamiseen ja siihen, että lineaarisen regressiomallin avulla saadaan selville vaihejohtimen korkeuden muutokset ympäristön eri lämpötiloissa.

Määrittäessään pitkäkestoista altistumista magneettikentälle tutkimusryhmä hyödynsi voimajohdon geometriaa ja historiallista tietoaineistoa, jota oli kerätty voimajohdon vaihevirran voimakkuuksista ja ympäristön lämpötiloista. Magneettivuon tiheyden määrittämiseen heillä oli käytössään menetelmä, joka perustui keinotekoisiin neuroverkkoihin.

Tutkijat sovelsivat kehittämäänsä menetelmää tapaustutkimuksessa, jossa tutkittiin sähköasemat Sarajevo 10 ja Sarajevo 20 yhdistävää voimajohtoa Bosnia ja Hertsegovinassa. Tutkimuksen analysointijakso oli yksi vuosi. Pitkäkestoista altistumista analysoitiin hyödyntäen tietoja, joita oli kerätty voimajohdon vaihevirran voimakkuudesta ja ympäristön lämpötilasta vuoden 2020 aikana.

Tutkimusryhmän löydösten perusteella tutkitun voimajohtokäytävän sisällä asuneet tai työskennelleet henkilöt altistuivat magneettivuon tiheyden arvoille, jotka ylittivät pitkäkestoisen altistumisen suositusarvot. Siksi tutkijoiden mielestä onkin oleellista huomioida pitkäkestoinen altistuminen voimajohtojen magneettikentille. Niin ikään tärkeää olisi heidän mukaansa suorittaa tulevaisuudessa epidemiologinen tutkimus henkilöistä, jotka asuvat pitkään voimajohtojen välittömässä läheisyydessä.

Lähde:
Alihodžić A, Mujezinović A, Turajlić E, Dedović M M, Dautbašić N, Turković I. Evaluation of the long-term exposure to the magnetic fields generated by overhead transmission lines using artificial neural networks – a case study. B&H Electrical Engineering, Volume 18, Issue 1, 2024; 31–39.

Nro. 6 2024/2 Puiden määrän ja sijainnin vaikutus voimajohtojen alla oleviin sähkökenttiin

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijat selvittivät puiden vaikutusta yli 800 kV:n voimajohtojen eli ultra high voltage- tai UHV-voimajohtojen muodostamiin sähkökenttiin. Tutkijat kehittivät matemaattisen mallin, jolla he suorittivat kolmiulotteisia simulointilaskelmia voimajohtojen verkkotaajuisista sähkökentistä puiden määrän ja sijainnin perusteella. Tutkimuksessa käytettiin yhtä kiinalaista puulajia. Tutkijat suosittavat selvittämään puiden sähkömagneettisten parametrien vaikutusta verkkotaajuisen sähkökentän voimakkuuteen voimajohtojen alla. Heistä se voi auttaa pienentämään sähkökentän voimakkuutta ja kaventamaan johtoaukeita.

Kun voimajohtoja rakennetaan yhä enemmän, niiden muodostamalla sähkökentällä on vakavia negatiivisia vaikutuksia lähistöllä asuvien elämään ja terveyteen. Tutkimusryhmän mukaan puita istuttamalla saadaan kavennettua voimajohtolinjojen johtoaukeita ja lisäksi vähennettyä voimajohtojen vaikutusta ympäristöön. Tässä tutkimuksessa haluttiin selvittää puiden vaikutusta yli 800 kV:n voimajohtojen eli ultra high voltage- tai UHV-voimajohtojen muodostamiin sähkökenttiin.

Aiemmissa tutkimuksissa voimajohtoja on käsitelty kaksiulotteisesti, mutta tätä tutkimusta varten tutkijat kehittivät matemaattisen mallin, jossa huomioitiin myös voimajohdon riippuma. He suorittivat kolmiulotteisia simulointilaskelmia voimajohtojen verkkotaajuisista sähkökentistä puiden määrän ja sijainnin perusteella.

Ensin tutkimusryhmä vertaili eri jännitetasoisten voimajohtojen sähkökenttien voimakkuuksia ja selvitti siten, miten voimajohtojen tuottaman sähkökentän voimakkuus jakautui. Tutkimuksessa selvisi, että verkkotaajuisen sähkökentän voimakkuus UHV-voimajohdoissa on suurimmillaan reunimmaisen johtimen alla.

Sen jälkeen tutkijat muuttivat puiden lukumäärää ja totesivat, että reunimmaisen johtimen alla olevan sähkökentän voimakkuus heikkeni asteittain, kun puiden määrä lisääntyi. Lopuksi he muuttivat alueella olevien puiden sijaintia, jolloin sähkökentän maksimivoimakkuus pieneni 1,5 metrin korkeudella reunimmaisten johtimien alla. Samalla myös johtoaukea kaventui.

Vaikka tutkimus suoritettiin pelkästään yhdellä kiinalaisella puulajilla, tulostensa perusteella tutkimusryhmä suosittaa selvittämään puiden sähkömagneettisten parametrien vaikutusta verkkotaajuisen sähkökentän voimakkuuteen voimajohtojen alla. Se voi auttaa heikentämään sähkökentän voimakkuutta ja kaventamaan johtoaukeita. Tämä oli tutkijoiden mielestä erittäin merkittävä tieto, kun suunnitellaan voimajohtoja ja halutaan säästää kustannuksia.

Lähde:
Wang Z, Duan N, Chen J, Zhou X, Lu M, Zhao S. Effect of Tree Quantity and Distribution on the Electric Field under Transmission Lines. Applied Sciences 2024, 14, 8487. https://doi.org/10.3390/app14188487

Nro. 5 2024/2 Suurjännitteisten voimajohtojen muodostaman magneettikentän mittaus ja simulointi

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijat mittasivat Malesiassa magneettikenttiä 132 kV:n voimajohtojen alta kahdessa eri paikassa ja kahtena eri ajanjaksona. Lisäksi he simuloivat magneettikentät mallintamalla. Mittauksissa suurimmat magneettikentät olivat 2,81 μT (ensimmäinen mittauspaikka) ja 3,5 μT (toinen mittauspaikka). He vertasivat simuloituja ja mitattuja tuloksiaan kansainvälisen säteilysuojelutoimikunnan ICNIRP:n asettamiin magneettikentille altistumisen raja-arvoihin. Tutkijat totesivat, että arvot jäivät selvästi raja-arvojen alle.

Sähkönkulutuksen lisääntyessä rakennetaan yhä enemmän voimajohtoja, jotka muodostavat voimakkaita magneettikenttiä. Samalla kasvaa myös yleinen huoli kenttien aiheuttaman säteilyn vaikutuksista terveyteen, koska magneettikentät saavat aikaan sähkövirtoja ihmiskehossa. Siksi tutkimusryhmän mukaan voimajohtojen suunnittelussa on tärkeä huomioida magneettikenttien vaikutus.

Tätä tutkimusta varten tutkijat mittasivat Malesiassa magneettikenttiä voimajohtojen alta kahdessa eri paikassa ja kahtena eri ajanjaksona. Ensimmäisen mittauksen he tekivät kohteessa, jossa oli vierekkäin yksi 132 kV:n kaksoisjohto ja yksi 132 kV:n neljän johdon järjestelmä. Toisessa mittauskohteessa oli kaksi 132 kV:n kaksoisjohtoa vierekkäin. Mittaukset suoritettiin joulukuussa 2023 ja helmikuussa 2024. Erittäin voimakkaan magneettikentän vyöhykkeiden paikannuksen helpottamiseksi magneettikenttätasot esitettiin tutkimuksessa kaaviokuvien avulla. Analysoimalla mitattuja tuloksia tutkijat pystyivät tunnistamaan voimajohtojen alta alueet, joilla magneettikenttien voimakkuudet olivat suurimmillaan.

Ensimmäisessä kahden ja neljän johdon järjestelmän mittauskohteessa suurin magneettivuon tiheys oli 2,81 μT ja toisessa kaksoisjohtojen mittauskohteessa 3,5 μT. Tutkijat hakivat vahvistusta mittaustuloksilleen simuloimalla magneettikentän käyttäen 2D ANSYS Maxwell –mallia, joka oli IEEE-standardien ja CIGREn suositusten mukainen ja muidenkin tutkijoiden käyttämä. He saivat vahvistettua, että magneettikenttämittausten tulokset olivat lähes yhteneväiset simuloidun magneettikentän kanssa ja virheitä oli erittäin vähän kummassakaan kohteessa.

Tutkijat myös vertasivat simuloituja ja mitattuja magneettikenttiä kansainvälisen säteilysuojelutoimikunnan ICNIRP:n asettamiin työntekijän ja väestön altistumisen raja-arvoihin. He totesivat, että niin mitatut kuin simuloidut arvot jäivät selvästi raja-arvojen alle.

Lähde:
Ahsan M, Baharom N R, Zainal Z, Khalil I U. Measuring and simulation of magnetic field generated by high voltage overhead transmission lines. Results in Engineering 23, 2024, 102688.

Nro. 4 2024/2 Systemaattinen kirjallisuuskatsaus ja meta-analyysi Wilmsin tuumorin ympäristöriskitekijöistä

|

Päätoimittajan kommentti: Kirjoittajat tekivät kirjallisuuskatsauksen ja meta-analyysin liittyen nefroblastooman (eli Wilmsin tuumorin) ympäristöriskitekijöihin. Yhtenä riskitekijänä oli mukana isän työperäinen altistuminen pientaajuisille magneettikentille. Tutkijat totesivat Wilmsin tuumorin riskitekijöiksi vanhempien työperäisen altistumisen torjunta-aineille, imetyksen ja foolihapon saannin ennen raskautta tai raskauden aikana. He pitivät näitä yhteyksiä kuitenkin kohtalaisen heikkoina. He eivät havainneet minkäänlaista yhteyttä Wilmsin tuumorin ja isän pientaajuisille magneettikentille altistumisen välillä.

Wilmsin tuumori eli nefroblastooma on lapsuusiän munuaiskasvain ja neljänneksi yleisin lasten syöpäkuolleisuuden aiheuttaja. Tutkijoiden mukaan sen ennaltaehkäisemiseksi on ratkaisevan tärkeää selvittää sen muokattavat riskitekijät. Tässä tutkimuksessa he kävivätkin läpi kirjallisuutta ja yhdistelivät Wilmsin tuumorin ympäristöriskitekijöitä.

Tutkimusryhmä suoritti systemaattisen kirjallisuuskatsauksen ja meta-analyysin PubMed-, Web of Science- ja Embase-tietokannoista löytyneistä epidemiologisista tutkimuksista. Mukaan he ottivat tapaus-verrokkitutkimuksia ja kohorttitutkimuksia, joissa tutkimuskohteena oli alle 20-vuotiaana diagnoosin saaneita lapsia ja joissa oli arvioitu suhteellista riskiä. Valituksi tuli Aasiasta, Euroopasta, Latinalaisesta Amerikasta, Pohjois-Amerikasta ja Oseaniasta 58 tutkimusta, jotka sisälsivät yhteensä noin 10 000 diagnosoitua Wilmsin tuumoria vuosilta 1953–2019.

Tutkijat pystyivät vahvistamaan yhteyden yli 4 kg:n syntymäpainon ja Wilmsin tuumorin välillä. Viitteitä löytyi myös tuumorin johdonmukaisesta yhteydestä keisarinleikkaukseen, ennenaikaiseen synnytykseen ja lapsen suureen kokoon raskausviikkoihin nähden. Lisäksi Wilmsin tuumorin riskiä näytti lisänneen kummankin vanhemman työperäinen altistuminen torjunta-aineille ennen raskautta tai raskauden aikana. Riskiä puolestaan pienensivät imetys ja äidin raskauden aikana käyttämät vitamiinivalmisteet ja foolihappo.

Tutkimuksessa ei havaittu minkäänlaista yhteyttä Wilmsin tuumoriin seuraavilla tekijöillä: alle 2,5 kg:n syntymäpaino, lapsen pieni koko raskausviikkoihin nähden, hedelmöityshoidot, vanhempien ikä, tupakointi tai alkoholin käyttö ennen raskautta tai raskauden aikana, isän työperäinen altistuminen pientaajuisille magneettikentille ja äidin altistuminen röntgensäteille raskauden aikana.

Löydöstensä perusteella tutkimusryhmä totesi Wilmsin tuumorin muokattaviksi riskitekijöiksi vanhempien työperäisen altistumisen torjunta-aineille, imetyksen ja foolihapon saannin ennen raskautta tai raskauden aikana. He pitivät näitä yhteyksiä kuitenkin kohtalaisen heikkoina.

Lähde:
Onyije F M, Dolatkhah R, Olsson A, Bouaoun L, Schüz J. Environmental risk factors of Wilms tumour: A systematic review and meta-analysis. EJC Paediatric Oncology 4, 2024, 100178.

Nro. 3 2024/2 Kiinteistömuuntamojen tuottamat pientaajuiset sähkömagneettiset kentät työ- ja asuinpaikassa altistumista arvioivissa tutkimuksissa

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijat kävivät läpi julkaistuja tutkimuksia ja arvioivat terveysvaikutuksia, jotka liittyivät kiinteistömuuntamojen muodostamiin pientaajuisiin magneettikenttiin työ- ja asuinpaikassa. Tutkijat eivät löytäneet mielestään riittäviä todisteita siitä, että kiinteistömuuntamoiden muodostamien pientaajuisten sähkömagneettisten kenttien aikaansaamat keskimääräiset altistustasot pystyisivät aiheuttamaan merkittäviä riskejä terveydelle.

Sähkö- ja elektroniikkalaitteiden käytön yleistyminen 2000-luvulla on tutkimusryhmän mukaan lisännyt ihmisten altistumista keinotekoisille sähkömagneettisille kentille. Tämä muodostaa tutkimusryhmän mielestä mahdollisen uhan kansanterveydelle. Tavanomaisten sähkölaitteiden lisäksi mahdollisesti voimakkaita pientaajuisia sähkömagneettisia kenttiä tuottavat kiinteistömuuntamot, joille työntekijät ja koko väestö altistuu. Tästä voi olla seurauksena akuutteja ja vakavia terveyshaittoja.

Tässä katsauksessa tutkijat yhdistelivät todisteita julkaistuista tutkimuksista ja arvioivat terveysvaikutuksia, jotka olivat seurausta altistumisesta kiinteistömuuntamojen muodostamille pientaajuisille magneettikentille työ- ja asuinpaikassa. He dokumentoivat todisteet muotoilemalla sisäänotto- ja poissulkukriteerit PECO-menetelmällä ja valitsivat mukaan kelpuutettavat tutkimukset systemaattisen kirjallisuuskatsauksen raportointityökalulla PRISMA. PRISMA-ohjeistusta seuraamalla tutkijat valikoivat tähän katsaukseen yhteensä 13 tutkimusta.

Asuinpaikassa altistumista arvioivissa tutkimuksissa korkein magneettikenttäaltistuksen taso 11,60 μT oli 0,2 m kiinteistömuuntamon yläpuolella ja alhaisin taso 0,1 μT kodin sähkölaitteiden läheisyydessä huoneissa, joissa ei ollut kiinteistömuuntamoa. Työperäistä altistumista arvioivissa tutkimuksissa korkein altistumistaso oli 4,67 μT sisällä muuntamossa ja alhaisin >0,05 μT.
Asuinpaikassa altistumiseen liitetyistä terveyshaitoista tutkimuksissa nousi yleisimmin esiin syöpä, jos altistus oli kestänyt yli 34 vuotta. Työperäistä altistumista arvioivissa tutkimuksissa taas yleisimpiä terveyshaittoja olivat määrittelemättömät altistumisoireet, kun altistumisaika oli ollut 3 vuotta tai 18 kuukautta.

Tässä katsauksessa tutkimusryhmä ei löytänyt riittäviä todisteita siitä, että kiinteistömuuntamoiden muodostamien pientaajuisten sähkömagneettisten kenttien aikaansaamat keskimääräiset altistustasot pystyisivät aiheuttamaan merkittäviä riskejä terveydelle. Ryhmän mukaan löydöksillä on kuitenkin merkitystä ympäristö- ja työterveyden ja turvallisuuden kannalta.

Lähde:
Rathebe P C, Matjutla N, Ndwandwe V, Mafa T. Extremely low-frequency electromagnetic fields from indoor transformers: a review of occupational and residential exposure assessment studies, Cogent Engineering, 2024, 11:1, 2399302.