Nro. 6 / 2021/1 Ihmisten havaintoihin tasa- ja vaihtovirtaisista sähkökentistä vaikuttavien ympäristö- ja koetekijöiden tunnistaminen

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijoiden tavoitteena oli tunnistaa, mitkä ympäristö- ja koetekijät vaikuttavat ihmisten havaintoihin tasa- ja vaihtovirtaisista sähkökentistä ja niiden yhteisaltistuksesta (hybridisähkökenttä) kokovartaloaltistuksessa. Tutkimus tehtiin altistuslaboratoriossa, ja siihen osallistui 11 henkilöä. Tutkijat havaitsivat useita ympäristö- ja koetekijöitä, jotka vaikuttivat koehenkilöiden havaintoihin sähkökentistä. Tulokset antavat tietoa jatkotutkimusten tekemiseen.

Osana energiajärjestelmän muutosta Saksassa suunnitellaan tutkimusryhmän mukaan suurjännitteisiä tasavirtajohtoja, jotka tuottavat tasavirtaisia sähkökenttiä. Koska ihmisten havaintoja tasavirtaisista sähkökentistä on tutkittu harvoin aiemmin, tässä tutkimuksessa oli tavoitteena tunnistaa, mitkä ympäristö- ja koetekijät vaikuttavat ihmisten havaintoihin tasa- ja vaihtovirtaisista sähkökentistä ja niiden yhteisaltistuksesta (hybridisähkökenttä) kokovartaloaltistuksessa. Tutkimusryhmä myös teki ensimmäisiä arvioita havaitsemisen kynnysarvoista ja ihmisten eroista sen suhteen, minkä tyyppinen aistimus oli havaittu ja missä kohtaa vartaloa.

Tutkimusta varten rakennettiin altistuslaboratorio, jossa osallistujia voitiin altistaa sähkökentille eri voimakkuuksilla. Osallistujia myös pyydettiin arvioimaan, havaitsivatko he tilassa sähkökentän. 11 osallistujan henkilökohtainen havaintokynnys määritettiin soveltamalla signaalien havaintoteoriaa ja tutkimusharhatonta, säädettävää, kyllä-ei-tehtäviin perustuvaa SIAM-testausmenetelmää (single‐interval‐adjustment matrix).

Kokeessa tunnistettiin suhteellinen kosteus ympäristötekijäksi, joka vaikutti vaihto- ja tasavirtaisten sähkökenttien havaitsemiseen eri tavoin. Havaintoihin eivät sen sijaan vaikuttaneet merkittävästi altistuksen kesto, ilman ionit, kentän napaisuus tai käyrän jyrkkyys (ramp slope), jolla sähkökenttä nostettiin täyteen arvoonsa. Havaintokynnykset olivat alhaisempia hybridialtistuksessa kuin pelkässä tasa- tai vaihtovirtaisessa sähkökenttäaltistuksessa. Sähkökenttien aikaansaamat ihoaistimukset olivat erilaisia eri osallistujilla, ja ne tuntuivat eri kohdissa kehoa.

Tässä tutkimuksessa tunnistettiin useita ympäristö- ja koetekijöitä, jotka vaikuttivat koehenkilöiden havaintoihin sähkökentistä. Tutkimusryhmä mukaan ne tarjoavat tärkeän perustan laajamittaisille jatkotutkimuksille, joissa he suosittelisivat nostamaan sähkövirran jyrkemmin täyteen voimakkuuteensa ja lyhentämään koealtistuksen kestoa.

Lähde:
Jankowiak K, Driessen S, Kaifie A, Kimpeler S, Krampert T, Kraus T, Stunder D, Kursawe M. Identification of environmental and experimental factors influencing human perception of DC and AC electric fields. Bioelectromagnetics 2021.

Nro. 5 / 2021/1 Robottiruohonleikkuri: kotitalouksien uusi magneettikenttäaltistuksen lähde

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijat selvittivät robottiruohonleikkurien aiheuttamia magneettikenttiä, joille kotona voidaan altistua. Robotin elektroniikan tunnistamiseen liittyy pulssimainen magneettikenttä, jota tutkijat pitävät kotitalouksien uutena magneettikenttäaltistuksen lähteenä. Tutkijat suosittelevat välttämään tarpeetonta altistusta robottiruohonleikkureiden tuottamille magneettikentille esimerkiksi kytkemällä järjestelmän pois päältä lasten leikkiessä tai vauvan nukkuessa vaunuissa nurmikolla.

Nykyään useista puutarhoista löytyviä robottiruohonleikkureita myydään tutkimusryhmän mukaan jo enemmän kuin tavallisia ruohonleikkureita. Kun määritetään nurmikkoalue, jolla robottiruohonleikkuri liikkuu, tarvitaan rajakaapelit. Ne tuottavat robotin elektroniikan tunnistaman pulssimaisen magneettikentän, joka on tutkimusryhmän mukaan uusi magneettikenttäaltistuksen lähde kotitalouksille. Heidän mukaansa nurmikolla liikkuvat ihmiset altistuvat lähes jatkuvasti tälle pulssimaiselle magneettikentälle, jonka voimakkuuden tehollisarvo vaihtelee muutamasta kymmeniin ja huippuarvo voi olla jopa muutama sata mA/m.

Tällaisten kenttien terveysvaikutuksia ei ole vielä tutkittu, joten tutkimusryhmä halusi avata keskustelun esittelemällä mittaustuloksiaan kahden yleisen ruohonleikkurimerkin rajakaapeleiden tuottamista magneettikentistä. He havaitsivat molemmissa pulssimaisia pientaajuisia ”magneettikenttäpaketteja”, joissa taajuudet olivat pulsseittain jotain kymmeniä kilohertsejä. Ruohonleikkuri A:n magneettikentän maksimivoimakkuus mitattuna anturi kaapelin lähellä oli 0,17 A/m. Yleinen tehollisarvo vyötärön korkeudella nurmikolla oli puolestaan noin 10 mA/m ja melko vakaa. Ruohonleikkuri B:n tehollisarvot olivat alhaisempia, yleistaso noin 10 mA/m ja maksimiarvo anturin ollessa maassa rajakaapelin vieressä 20 mA/m.

Ohjainkaapeleiden sähkömagneettiselle säteilylle ei tutkimusryhmän mukaan ole yhtenäisiä standardeja. European Garden Machinery Industry Federation on asettanut ohjainkaapeleille säteilyrajan ainoastaan vierekkäin toimivien ruohonleikkureiden suhteen. Tutkimusryhmän mukaan heidän mittaamansa arvot ovat toki ICNIRP:n antamien ohjearvojen alapuolella (80 A/m eli n. 100 µT taajuuksille 3 kHz – 10 MHz), mutta altistus ei ole heidän mukaansa kovin kaukana arvoista (0,2–0,4 µT eli n. 0,2–03 A/m), joiden perusteella IARC luokitteli pientaajuiset magneettikentät ihmiselle ”mahdollisesti syöpää aiheuttaviksi”.

Koska magneettikenttäaltistuksen vaikutusmekanismeja ei vielä tunneta hyvin, riskiarviot pitkäaikaisista terveysvaikutuksista ovat tutkimusryhmän mielestä umpimähkäisiä. Siksi he suosittelisivatkin välttämään tarpeetonta altistusta robottiruohonleikkureiden tuottamille pientaajuisille magneettikentille esimerkiksi varmistamalla uutta konetta ostettaessa, että järjestelmä katkaisee pulssimaisen sähkövirran akkua ladatessaan, kytkemällä järjestelmän pois päältä lasten leikkiessä tai vauvan nukkuessa vaunuissa nurmikolla ja välttämällä koneen käyttöä yöllä, jotta nukkujiin ei kohdistu altistusta rajakaapeleiden ollessa aivan talon vieressä.

Lähde:
Hansson Mild K, Johnsson A, Hardell L. Robotic lawn mower: A new source for domestic magnetic field exposure. Bioelectromagnetics 2021, 42: 95–99.

Nro. 4 / 2021/1 Tutkimus 50 Hz:n magneettikentän vaikutuksesta ihmisen veren valikoituihin biokemiallisiin parametreihin

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijat selvittivät 50 Hz:n magneettikenttien vaikutusta ihmisen veren valikoituihin biokemiallisiin parametreihin. He käyttivät testiympäristöä, jossa altistettiin 38 koehenkilöä. Biokemiallisia parametreja tutkittiin ennen altistusta ja sen jälkeen. Tehtyjen analyysien perusteella tutkijat eivät todenneet magneettikenttäaltistuksen vaikuttaneen merkittävästi tutkittuihin parametreihin.

Vaikka 50 Hz:n magneettikenttien vaikutusta eliöihin ja siihen liittyviä potentiaalisia terveysriskejä on tutkittu paljon, vaikutusmekanismeja ei ole tutkimusryhmän mukaan vielä löydetty. Koska niistä on vähän tietoa, he kaipasivat aiheesta ennen kaikkea poikkitieteellistä lisätutkimusta. Tässä tutkimuksessa he kartoittivat 50 Hz:n magneettikenttien vaikutusta ihmisen veren valikoituihin biokemiallisiin parametreihin.

Tutkimus tehtiin Wrocławin teknisen yliopiston sähkövoimatekniikan osaston rakentamassa testiympäristössä 50 Hz:n magneettikentällä, jonka arvot ja homogeenisyys vastasivat voimajohtoja. Varsinainen tutkimuslaboratorio sijaitsi Wrocławin lääketieteellisellä yliopistolla, jonka kanssa tutkimus tehtiin yhteistyönä. Koehenkilöinä oli 38 tervettä 20–68-vuotiasta vapaaehtoista. Koehenkilöt laitettiin altistuskammioon, jossa tuotettiin voimakkuudeltaan vaihteleva 50 Hz:n magneettikenttä 55 minuutin testijakson ajan. Ennen koetta koehenkilöille suoritettiin terveystarkastus. Heiltä otettiin myös verinäytteet, joille tehtiin biokemiallisia testejä. Tutkittuja biokemiallisia parametreja olivat laktaatit ja elektrolyytit, kuten natrium, kalium-, kloridi-, kalsium- ja glukoositaso.

Altistuksen jälkeen otettuja näytteitä verrattiin ennen altistusta otettuihin, ja tuloksille tehtiin tilastollisia analyyseja. Näiden analyysien perusteella tutkimusryhmä totesi, ettei altistus vaihtovirtaisten voimajohtojen tuottamaa vastaavalle 50 Hz:n magneettikentälle vaikuttanut merkittävällä tasolla mihinkään tutkituista parametreista.

Tutkimusryhmän mukaan niin aiheesta tehtyjen aiempien tutkimusten kuin heidänkin tulostensa perusteella laajempi lisätutkimus on tarpeen. Kun magneettikenttien vaikutuksesta orgaaniseen aineeseen saadaan tämäntyyppistä yksityiskohtaista tietoa, pystytään heidän mukaansa lopulta määrittämään magneettikentän voimakkuuden minimiarvo, joka saa aikaa merkittäviä yksilöllisiä fysiologisia prosesseja elävillä organismeilla.

Lähde:

Sztafrowski D, Jakubaszko J. Survey identification of impact the 50 Hz magnetic field on selected biochemical parameters of human blood. Journal of Physics: Conference Series 2021, 1782, 012038.

Nro. 3 / 2021/1 Voimajohtojen dynaaminen kuormitettavuus – tehokas menetelmä lisäämään voimajohtojen turvallisuutta

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijoiden mukaan mittausten perusteella ei ole harvinaista, että useiden toiminnassa olevien eurooppalaisten voimajohtojen sähkökenttien voimakkuudet ylittivät lakisääteiset väestöaltistuksen rajat. Artikkelissa he esittelevät kehittämänsä voimajohtojen dynaamisen kuormitettavuuden. Tämän avulla he voivat mielestään lisätä voimajohtojen turvallisuutta ja varmistaa, etteivät sähkökentän lakimääräiset raja-arvot ylity.

Olemassa olevien voimajohtojen siirtokapasiteettia olisi tutkimusryhmän mukaan tärkeää saada lisättyä tinkimättä toiminnan turvallisuudesta, luotettavuudesta tai toimitusvarmuudesta. Suurjännitteisten voimajohtojen ympärillä esiintyvät sähkö- ja magneettikentät eivät kuitenkaan saisi laki- ja turvallisuussyistä ylittää kansallisia tai EU:n määräämiä raja-arvoja. Voimajohdon parametrit täytyy tutkimusryhmän mukaan suunnitella sellaisiksi, ettei näin pääse käymään. Tutkimusryhmän pilottiprojekteissa tehtyjen mittausten perusteella ei ole kuitenkaan harvinaista, että useiden toiminnassa olevien eurooppalaisten voimajohtojen sähkökenttien voimakkuudet ylittivät lakisääteiset väestöaltistuksen rajat.

Havainnollistaakseen tätä ongelmaa ja sen tärkeyttä tutkimusryhmä halusi tässä artikkelissa esitellä tuloksia erään aktiivisen 400 kV:n voimajohdon tuottaman pientaajuisen sähkökentän mittauksista ja elementtimenetelmällä tehdystä simulaatiosta. Heidän tarkoituksenaan oli tarjota käyttöön uusi taloudellinen asiantuntijajärjestelmä, joka perustuu voimajohtojen dynaamiseen kuormitettavuuteen (dynamic line rating, DLR) ja hyödyntää voimajohtojen reaaliaikaisten valvontamenetelmien potentiaalia.

Voimajohdoissa sovelletaan tutkimusryhmän mukaan yleensä niin kutsuttua staattista kuormitettavuutta, jossa siirtokapasiteetti lasketaan ympäristöparametrien ääritapausten perusteella ja kuormituksen raja-arvo on sama koko vuoden. Voimajohtojen dynaaminen kuormitettavuus on puolestaan älykäs keino hyödyntää siirtojohtojen maksimikuormitettavuutta kustannustehokkaasti. Kun voimajohtojen lämpötilaa, kuormitusta ja ympäristöparametreja valvontaan tunnistimien ja sääasemien avulla, virtarajaa voidaan säädellä sääparametrien muutosten mukaan, jolloin siirtojohto pystyy toimimaan aina lähellä maksimilämpötilaansa.

Tutkimusryhmän mukaan heidän ehdottamallaan asiantuntijajärjestelmällä voitaisiin lisätä voimajohtojen turvallisuutta ja varmistaa, ettei sähkökenttä ylitä lakimääräisiä raja-arvojaan. Heidän mielestään voimajohtojen dynaamisella kuormitettavuudella on muitakin potentiaalisia käyttökohteita sen lisäksi, että se nostaa suurjännitteisen jakeluverkoston kapasiteettia lähes 20–30 %.

Lähde:
Rácz L; Németh B. Dynamic Line Rating – An effective method to increase the safety of power lines. Appl. Sci. 2021, 11, 492.

Nro. 2 / 2021/1 Kohorttitutkimus aikuisten pahanlaatuisten veritautien ja aivokasvainten suhteesta rakennusten sisällä olevien kiinteistömuuntamojen tuottamiin magneettikenttiin

|

Päätoimittajan kommentti: Tutkijoiden tavoitteena oli selvittää pientaajuisten magneettikenttien yhteyttä aikuisten pahanlaatuisiin veritauteihin. He käyttivät aineistoa, joka pohjautui kiinteistömuuntamojen lähellä asuneisiin henkilöihin ja heidän altistumiseensa. Tutkijoiden mukaan heidän tuloksensa tukevat ainoastaan akuutin lymfaattisen leukemian yhteyttä magneettikentille altistumiseen. Useimpien hematologisten neoplasmojen osalta heidän mukaansa saatiin ennemminkin viitteitä alemmasta kuin kohonneesta riskistä.

Pientaajuiset magneettikentät on luokiteltu mahdollisesti karsinogeenisiksi perustuen pääasiassa tutkimuksiin, joissa lähellä voimajohtoja asuvilla lapsilla oli havaittu kohonnut leukemiariski. Aiemmissa tutkimuksissa on tutkimusryhmän mukaan raportoitu kohonnutta pahanlaatuisten veritautien ja aivokasvainten riskiä myös aikuisilla, mutta tulokset ovat olleet ristiriitaisia. Tässä tutkimuksessa he halusivat arvioida aikuisten pahanlaatuisten veritautien ja aivokasvainten esiintyvyyden yhteyttä magneettikentille altistumiseen asuinpaikassa.

Kaikki tutkimuskohteet olivat asuneet rakennuksissa, joiden sisällä oli ollut kiinteistömuuntamo. Magneettikenttäaltistus määritettiin asunnon sijainnin perusteella. Koko 256 372 henkilön tutkimusjoukosta altistuneiksi katsottiin 9 636 kiinteistömuuntamon viereisissä asunnoissa asunutta henkilöä. Magneettikenttäaltistuksen ja neoplasmojen välisiä yhteyksiä analysoitiin Coxin suhteellisten riskitiheyksien mallin avulla.

Tässä tutkimuksessa yli kuukauden kestäneen magneettikenttäaltistuksen riskisuhde oli alle yhden useimmilla hematologisilla neoplasmoilla, ja se laski pidempikestoisessa altistuksessa. Sitä vastoin akuutin lymfaattisen leukemian riskisuhde oli 2,86 perustuen neljään altistuneeseen tapaukseen, ja riski kasvoi pidempikestoisessa altistuksessa (yli kolmen vuoden altistuksessa riskisuhde oli 3,61). Riski liitettiin erityisesti lapsuusiässä tapahtuneeseen altistukseen: ensimmäisen kahden elinvuotensa aikana altistuneella kahdella tapauksella riskisuhde oli 11,5. Aivokasvainten riskisuhteeksi saatiin 0,46, eikä altistus-vastenoususta löytynyt todisteita pidempikestoisessa altistuksessa. Glioomien riskisuhde oli 1,47.

Tutkimusryhmän hypoteesi pientaajuisten magneettikenttien yhteydestä aikuisten pahanlaatuisiin veritauteihin sai tukea tässä tutkimuksessa ainoastaan akuutin lymfaattisen leukemian osalta. Tutkimusryhmän mukaan heidän tuloksensa antoivat useimpien hematologisten neoplasmojen osalta ennemminkin viitteitä alemmasta kuin kohonneesta riskistä, toisin kuin aiemmissa tutkimuksissa.

Lähde:
Khan M W, Juutilainen J, Auvinen A, Naarala J, Pukkala E, Roivainen P. A cohort study on adult hematological malignancies and brain tumors in relation to magnetic fields from indoor transformer stations. International Journal of Hygiene and Environmental Health 2021; 233: 113712.