بررسی بخش خطرناک از طیف پرتوهای الکترومغناطیسی

همه فرکانس‌ های موجود در طیف امواج الکترومغناطیسی برای سلامتی انسان خطرناک نیستند. در این مطلب قصد داریم فرکانس‌ هایی از پرتوهای الکترومغناطیسی را که می توانند برای سلامتی انسان خطرناک باشند، شناسایی کنیم.

در مدل میدانی تابش الکترومغناطیسی، آن را پدیده‌ای موجی شکل در نظر می‌گیریم که از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی متغییر با زمان عمود بر هم تشکیل شده و در فضا با سرعتی نزدیک به سرعت نور منتشر می‌شود. همانطور که در شکل بالا دیده می‌شود، امواج الکترومغناطیسی را بر اساس مقدار فرکانس یا همان بسامد آن‌ها، به ترتیب صعودی به 8 دسته‌‌ زیر تقسیم می‌کنند:

·         میدانهای الکترومغناطیسی فرکانس پایین

·         امواج رادیویی

·         ریزموج

·         فروسرخ (مادون قرمز)

·         نور مرئی

·         فرابنفش

·         پرتو ایکس

·         پرتو گاما

سامانه‌های مخابراتی متشکل از سامانه‌های شبکه موبایل و همینطور گوشی‌های موبایل، با استفاده از انتشار امواج الکترومغناطیسی بین آنتن‌های فرستنده و گیرنده خود، ارتباطات بی‌سیم را برای کاربران فراهم می‌کنند، لیکن این سامانه‌ها از بخش امواج رادیویی از طیف الکترومغناطیسی بهره می‌برند که در اصطلاح RF نامیده می‌شوند. بسیاری از کاربران، این طیف از امواج را نیز برای سلامتی خود خطرناک قلمداد می‌کنند، در حالی که هیچ پژوهش علمی تا به امروز نتوانسته است این موضوع را به اثبات برساند. جدیدترین تحقیقات انجمن سرطان آمریکا درباره آنتن های مخابراتی گواهی بر این ادعا است.

یکی از تصورات باطل درباره پرتوهای الکترومغناطیسی RF بین آنتن‌های مخابراتی، تاثیر مستقیم آن‌ها روی خواب انسان است. مطلب بررسی ارتباط بین بی‌خوابی‌های شبانه و امواج الکترومغناطیسی منتشر شده از آنتن‌ های مخابراتی نشان داد این تصور نیز باطل است. در نهایت متوجه شدیم نه تنها دلیلی برای ترس از امواج الکترومغناطیسی آنتن‌‌های مخابراتی RF وجود ندارد، بلکه باید از قرارگیری آنتن‌ های موبایل در نزدیکی منزل خود استقبال کنیم.

پیش از بررسی فرکانس کار برای بخش خطرناک از طیف پرتوهای الکترومغناطیسی، بد نیست فرکانس کار آنتن‌های BTS را دقیقتر ارزیابی کنیم. در حالی که بسامد نور مرئی، که دیدن دنیای اطراف را امکان‌پذیر می‌کند، در محدوده 750 تراهرتز (این بسامد مربوط به انتهای طیف مرئی نور بنفش با 400 نانومتر است. “نانو” یعنی یک در هزار میلیون و ” تِرا” یعنی میلیون میلیون بار) تا 428 تراهرتز (این بسامد مربوط به ابتدای طیف مرئی نور قرمز با 700 نانومتر است) قرار می‌گیرد، این میزان برای طیف امواج رادیویی RF، به طور ویژه برای امواج الکترومغناطیسی ساطع شده از آنتن‌های مخابراتی موبایل، در محدوده 900 مگاهرتز تا 2650 مگاهرتز قرار گرفته است!

به عبارتی در شبکه‌های نسل دوم، نسل سوم و نسل چهارم شبکه موبایل، بیشترین فرکانس کار نسبت به فرکانس انتهای نور بنفش فاصله بسیار زیادی دارد، اگر 750 تراهرتز را بر 2650 مگاهرتز تقسیم کنیم، 0.28 میلیون به دست می‌آید، طبق قانون پلانک در مدل ذره‌ای تابش الکترومغناطیسی، انرژی هر فوتون از پرتوهای تابشی با فرکانس موج تابشی متناسب است، پس این فاصله فاحش به همین میزان بیانگر فاصله بسیار زیاد در سطح انرژی این دو نوع فرکانس از طیف الکترومغناطیس خواهد بود! یعنی انرژی امواج موبایل کمتر از یک میلیونیم انرژی امواج مافوق بنفش است، حالا خودتان قضاوت کنید آیا باز هم بایستی نگران باشیم؟!

فرکانس‌های کار در هر سه نسل از فناوری‌های موبایل در ایران بین 900 مگاهرتز تا 2650 مگاهرتز قرار گرفته است، و این طیف در دسته‌بندی تابش غیر یونیزان قرار می‌گیرند. همانطور که در مقایسه بالا مشاهده کردید، این دسته امواج انرژی زیادی نداشته و به تخریب بافت زنده منجر نمی‌شوند. امواج غیر یونیزان، افزایش موضعی دما به صورت محدود را در پی خواهند داشت که آن هم با جریان همرفتی هوای محیط تهویه شده و کاهش می‌یابد.

برای فرکانس‌های بیشتر از از طیف مافوق بنفش، تابش یونیزان آغاز می‌شود. در این مطلب به بررسی امواج الکترومغناطیسی قرار گرفته در این بخش از طیف خواهیم پرداخت.

فرکانس‌ های کار برای بخش خطرناک از طیف پرتوهای الکترومغناطیسی

به صورت کلی، امواج دارای فرکانس بالاتر از انتهای نور مرئی (مافوق بنفش)، دارای انرژی کافی برای جداسازی الکترون‌ها از اتم‌ها هستند. هر چه بسامد کار از بسامد مافوق بنفش (حدود 750 تراهرتز) بالاتر باشد، خطر آن برای موجودات زنده بیشتر است، چرا که از انرژی جداسازی بالاتری برخوردار خواهد بود.

طبق بررسی‌ها، امواج قدرتمندی همچون اشعه ایکس و اشعه گاما می‌توانند به راحتی به بافت‌های بدن موجودات زنده آسیب برسانند. فرکانس‌‌های خطرناک امواج الکترومغناطیسی را باید اشعه ایکس، اشعه گاما،  و نور فرابنفش دانست.

اشعه ایکس

یکی از پرتوهای خطرناک در بخش یونیزان از طیف امواج الکترومغناطیسی را باید اشعه ایکس دانست. امواج قرار گرفته در این طیف دارای بسامدی بین 30 پتاهرتز تا 30 اگزاهرتز (3×10¹⁶هرتز تا 3×10¹⁹ هرتز) هستند! یک موج دارای چنین فرکانسی می‌تواند از درون بیشتر بافت‌های بدن، و همچنین الیاف و پارچه و کاغذ و شبیه به آنها عبور کند. فلزات سنگین همچون سرب با ضخامت مناسب، محافظ خوبی در برابر نشت این پرتوهای خطرناک هستند. در شکل زیر درجه نفوذ تابش‌های مختلف آلفا، بتا، گاما، ایکس و نوترون روی موادی از قبیل کاغذ، ورقه نازک آلومینیوم، ورقه ضخیم سرب، آب و بتون با یکدیگر مقایسه شده است.

معمولاً ورقه‌های نسبتا ضخیم از فلز سرب به صورت لباس پوشیدنی، کلاه، و پارتیشن‌های ایستا تولید شده، در رادیولوژی‌ها، بیمارستانها، در حال استفاده از دستگاه عکس‌برداری از دندان در دندانپزشکی‌ها و دیگر موارد به کار گرفته می‌شوند.

اگرچه می‌توان کاربردهای متعددی برای اشعه ایکس تعریف کرد، چنان چه امروز در دنیای علم و صنعت از آن‌ به طور گسترده استفاده می‌شود، اما استفاده از پرتوهای قرار گرفته در این بخش از طیف امواج الکترومغناطیس منوط به رعایت نکات ایمنی و استفاده از پالس‌های زمانی بسیار کوتاه مدت از این پرتوها خواهد بود.

سال‌ها قبل‌تر، دستگاه‌های متنوعی با استفاده از آن‌ها تولید می‌کردند. به عنوان نمونه می‌توان به عینک‌های تماشای پا داخل کفش اشاره کرد که به کاربر اجازه می‌داد نحوه قالب شدن کفش برای پا را ارزیابی کند. با توجه به شناخت فرکانس‌ های خطرناک پرتوهای الکترومغناطیسی طی سال‌های اخیر، امروز ساخت و استفاده از دستگاه‌های استفاده‌کننده از امواج قرار گرفته در دسته‌بندی اشعه ایکس نیازمند دریافت مجوز است. فراموش نکنید که پرتوگیری کنترل نشده در برابر این پرتوها، می‌توانند سبب کوری، ابتلا به انواع سرطان و دیگر آسیب‌های جسمانی جدی شود.

نور فرابنفش

دلیل نام‌گذاری نور فرابنفش (UV) بدین صورت، بالاتر بودن بسامد آن در مقایسه با نور مرئی بنفش است. بسامد بین 3×10¹⁵ هرتز تا 3×10¹⁷ هرتز متغیر بوده و در باند‌های مختلفی وجود دارد. به عنوان نمونه می‌توان به UVA ،UVB و UVC اشاره کرد که بر اساس میزان جذب در لایه یونسفر از یکدیگر تفکیک می‌شوند: UVC صددرصد، UVB نود و پنج درصد، UVA فقط پنج درصد.

حتی نوری از خورشید که به سطح زمین می‌رسد، دارای کمی اشعه UV است. افزایش مقدار آن سبب بروز مشکلاتی همچون سوختگی پوست، سرطان پوست و آسیب‌رسانی به شبکیه چشم می‌شود. برای امواج قرارگرفته در این دسته‌بندی نیز می‌توان کاربردهایی تعریف کرد. به عنوان نمونه در بیمارستان‌ها، به کمک نور فرابنفش، میکروب‌های موجود در هوا کشته شده و محیط پاکسازی می‌شود.

کاربرد گسترده دیگر آن، کشتن باکتری‌های آب در تصفیه‌ خانه‌های سیستم فاضلاب است. در حالی که اگر فردی به صورت مستقیم به لامپ‌های UV کشنده میکروب نگاه کند، ریسک بالایی از کوری چشم او را تهدید می‌کند.

از آن جایی که فرکانس اشعه فرابنفش از اشعه ایکس پایین‌تر است، نسبت به آن آسیب کمتری به بافت‌های بدن موجودات زنده وارد می‌کند. البته این مقایسه نسبی است و همچنان باید برای حفظ سلامتی از هر دوی آن دور ماند.

یکی از مضرات قرارگیری زیاد در معرض نور مستقیم خورشید را تابش بیش از اندازه اشعه UV به بدن عنوان کردیم. عجیب است که بسیاری از افراد، به خطرآفرین و سرطان‌زا بودن نور فرابنفش بی‌توجه بوده و فقط به شایعات بی‌اساس مربوط به مضر بودن امواج غیریونیزان آنتن‌های مخابراتی دقت می‌کنند!

اشعه گاما

امواج دارای بسامد بالاتر از ایکس را در دسته‌بندی اشعه گاما قرار می‌دهند. فرآیند‌های هسته‌ای در اتم‌ها این نوع تابش را به وجود می‌آورند.

آن‌ها در مقایسه با پرتوهای الکترومغناطیسی قرار گرفته در طیف اشعه ایکس دارای انرژی و قدرت نفوذ بیشتری هستند. به عنوان نمونه‌ای از کاربرد اشعه گاما می‌توان به کشتن انواع قارچ، میکروب و انگل از میوه‌ها و سبزیجات اشاره کرد. استفاده از آن تنها در صورت قرارگیری پشت موانع محافظ ضخیم از جنس سرب امکان‌پذیر است.

به هرحال توجه کنید که اصول اولیه حفاظت در برابر پرتوهای یونیزان (دقت کنید یونیزان)، با کاهش پرتوگیری خارجی میسر می‌شود که تابع 3 عنصر زمان پرتوگیری، فاصله از منبع پرتو یونیزان (و مواد رادیو اکتیو)، و شیلدینگ و عایق‌سازی بین منبع پرتو با انسان است.

آیا عجیب نیست که بسیاری از افراد، به خطرآفرین و سرطان‌زا بودن پرتوهای رادیواکتیو همچون اشعه گاما که از بسیاری از مواد رادیواکتیو ساطع می شوند، بی‌توجه بوده و فقط به شایعات بی‌اساس مربوط به مضر بودن امواج غیریونیزان آنتن‌های مخابراتی دقت می‌کنند!