بررسی استانداردهای مورداستفاده برای تشعشعات فرکانس رادیویی

استفاده از تلفن همراه به سرعت در حال گسترش است. پیش‌بینی می‌شود که برای سال آینده، شمار دارندگان تلفن همراه به ۴٫۶۸ میلیارد نفر برسد. در ایران بازار تلفن همراه طی ۵ سال گذشته با رشد بیش از ۳۸۷ درصدی، افزایش چشمگیری داشته است. در حال حاضر شمار مشترکان تلفن همراه در کشور به ۷۳ میلیون نفر می‌رسند.

البته با احتساب جمعیت ۸۰٫۲۸ میلیونی (سرشماری عمومی نفوس و مسکن ۱۳۹۵) و اینکه برخی چند اشتراک تلفن همراه دارند، مشترکان واقعی احتمالا باید از این کمتر باشند. به همین دلیل، تاثیر تابش آن بر سلامت انسان موضوع پژوهش‌های مختلفی در سراسر جهان بوده است و استانداردهای ایمنی هم توسط نهادها و سازمانی بین‌المللی وضع شده که از سوی بسیاری از کشورهای جهان از جمله ایران پذیرفته شدند. «کمیته بین‌المللی حفاظت از اشعه غیر یونیزه (ICNIRP)» پذیرفته‌ترین سازمان در این زمینه است که تاکنون بیش از ۸۰ کشور دستورالعمل‌های آن را پذیرفتند.

استانداردهای مواجهه با فرکانس‌های رادیویی توسط سازمان‌ها و نهادهای دولتی و بین‌المللی وضع می‌شوند. استانداردهای مدرن به‌طور جداگانه برای مردم عادی (General Public) و همین‌طور مواجه شغلی (Occupational) برای کارکنان صنایع مخابراتی تدوین شده‌اند. در ایالات متحده، نهاد قانون‌گذاری مخابراتی آمریکا که «کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC)» نام دارد و معادل آن در ایران، سازمان تنظیم مقررات و ارتباطات رادیویی ایران (CRA) است، از سال ۱۹۸۵ تاکنون از استانداردهای ایمنی برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی فرکانس‌های رادیویی بهره می‌برد.

سطح آستانه نرخ جذب ویژه (SAR) برای کل بدن، ۴ وات بر کیلوگرم (W/kg) است.

دستورالعمل‌های کمیسیون ارتباطات فدرال برای مواجه با فرکانس‌های رادیویی از توصیه‌های دو سازمان متخصص در این حوزه، یعنی شورای ملی حفاظت و اندازه گیری اشعه (NCRP) و مؤسسه بین‌المللی مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) برگرفته شدند. این دستورالعمل‌ها، آستانه‌ی اثرات نامطلوب شناخته‌شده و حاشیه‌ی احتیاط ایمنی را در بر می‌گیرند. بسیاری از کشورها در اروپا و سایر نقاط جهان از جمله ایران، از دستورالعمل‌های ICNIRP استفاده می‌کنند. یکی از اهداف پروژه‌ی میدان الکترومغناطیسی (EMF) سازمان بهداشت جهانی (WHO) تهیه‌ی یک چارچوب برای هماهنگی بین‌المللی استانداردهای ایمنی فرکانس‌های رادیویی است.

سختگیرانه‌ترین محدودیت‌های کمیسیون ارتباطات فدرال برای مقدار نرخ جذب ویژه فرکانس‌های بین ۱۰۰ کیلوهرتز تا ۱۰۰ گیگاهرتز برای تمام بدن انسان است.

سختگیرانه‌ترین محدودیت‌هایی که توسط کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) به لحاظ مقدار نرخ جذب ویژه (SAR) وضع شده‌اند، فرکانس‌های ۱۰۰ کیلوهرتز تا ۱۰۰ گیگاهرتز برای زمانی است که تمام بدن در مواجه با فرکانس‌های رادیویی قرار می‌گیرد. محدودیت‌های اعمال شده بستگی به نوع منابع (به‌عنوان مثال، یک تلفن همراه یا یک آنتن فرستنده) دارد.

در سال‌های اخیر، گمانه‌زنی‌ها و نگرانی‌هایی زیادی که در خصوص اثرات منفی ناشی از فرکانس‌های رادیویی روی سلامتی وجود داشت و همین نیز موجب شد برنامه‌های پژوهشی مختلفی برای بررسی مضررات احتمالی این دستگاه‌ها انجام گیرد. اما تاکنون، هیچ شواهد علمی به دست نیامده که ثابت کند، استفاده از تلفن‌های بی‌سیم می‌تواند منجر به سرطان یا اثرات نامطلوب دیگر روی سلامتی فرد از جمله سردرد، سرگیجه یا از دست دادن حافظه شود.

همان‌طور که گفتیم دستورالعمل‌های کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) برای مواجه با فرکانس‌‌های رادیویی ناشی از تلفن‌های همراه به‌صورت نرخ جذب ویژه (SAR) اندازه‌گیری می‌شود که مقادیر جذب فرکانس ‌های رادیویی توسط بافت‌های بدن است و بر حسب وات بر کیلوگرم اندازه‌‌گیری می ‌شود. محدوده‌ی امن برای یک کاربر تلفن همراه، نرخ جذب ویژه (SAR) ۱٫۶ وات به‌ازای هر کیلوگرم برای ۱ گرم از بافت بدن است. تلفن‌های همراه در ایالات متحده قبل از فروش باید با این میزان مجاز مطابقت داشته باشند. محدودیت‌های کمتر سختگیرانه، ۲ وات به‌ازای هر کیلوگرم برای ۱۰ گرم از بافت بدن است که توسط کمیته بین‌المللی حفاظت از اشعه غیر یونیزان (ICNIRP) در اروپا و اکثر کشورهای دیگر مشخص شده است.

نرخ جذب ویژه (SAR) معیار مورد استفاده برای تعیین انطباق تلفن همراه و سامانه‌های ارتباطی شخصی است که به وسیله سازمان‌های مختلف به‌عنوان محدودیت‌های ایمنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی خبرگزاری‌های آنلاین مانند cnet.com وجود دارند که اطلاعات مربوط‌به نرخ جذب ویژه مدل‌های مختلف تلفن‌های همراه را ارائه می‌دهند. البته اطلاعات این دست وب‌سایت‌ها هنوز مورد تأیید سازمان‌های مربوطه قرار نگرفته است. در هیمن حال، بسیاری از سازندگان تلفن‌های همراه در دفترچه‌های راهنمای محصولات یا در وب‌سایت خود اطلاعاتی در این زمینه به کاربران خود می‌دهند.

در آمریکا برخی از شبکه‌های بی‌سیم در محدوده‌ی فرکانس‌هایی بین ۸۲۴ و ۸۹۴ مگاهرتز عمل می‌کنند که این طیف برخی خدمات صنعتی حمل‌و‌نقل زمینی، خدمات رادیوتلفن سلولار، خدمات رادیویی ایمنی مردم، خدمات رادیو موبایل خاص (SMR)، خدمات رادیو تلفن تجاری هوا به زمین، و بخشی از عملیات بدون مجوز را در بر می‌گیرد. در همان کشور فرستنده‌های سامانه‌های ارتباط‌ شخصی (PCS) از فرکانس‌های ۱۸۵۰ تا ۱۹۹۰ مگاهرتز بهره می‌برند و اخیرا، سرویس‌های پیشرفته بی‌سیم نیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند که از محدوده فرکانس‌های ۶۰۰، ۷۰۰، ۸۰۰، ۱۶۹۵، ۱۷۸۰، ۱۹۲۰، ۲۰۲۰، ۲۱۱۰ تا ۲۰۰۰ مگاهرتز بهره می‌برند.

آنتن‌هایی که برای شبکه‌های ارتباطات مخابراتی و سرویس‌های ارتباط‌ شخصی استفاده می‌شوند، معمولا روی دکل‌ها، مخازن آب یا دیگر سازه‌های بلند، از جمله پشت‌بام‌ها یا اطراف ساختمان‌های بلند نصب می‌شوند. ترکیبی از آنتن‌ها و تجهیزات الکترونیکی مرتبط به آن را یک ایستگاه پایه فرستنده گیرنده (BTS) یا نقاط دسترسی ارتباطات سلولی می‌نامند. ارتفاع معمولی برای ایستگاه‌های پایه یا دکل‌های ارتباطی بین ۱۵ تا ۶۰ متر است. یک ایستگاه پایه ممکن است از چندین آنتن همه طرفه استفاده کند که معمولا به مانند تیرهای چراغ برق هستند و معمولا بین ۳ تا ۵ متر طول دارند. اگرچه این نوع آنتن‌ها در مناطق شهری کمتر به کار می‌روند.

آنتن‌های مخابراتی سطوح پایینی از چگالی توان امواج با فرکانس‌های رادیویی را در سطح زمین منتشر می‌کنند که معمولا صدها برابر کمتر از محدوده‌های ایمنی است.

در مناطق شهری، ارائه‌دهندگان خدمات تلفن همراه و ارتباطات شخصی معمولا از آنتن‌های سکتورال برای ایستگاه‌های پایه خود استفاده می‌کنند. این آنتن ها در داخل پنل‌های مستطیل شکلی قرار می‌گیرند که حدود ۳۰ تا ۱۲۰و اخیرا ۲۷۰ سانتی‌متر اندازه دارند و معمولا روی پشت بام یا دیوار ساختمان‌ها نصب می‌شوند، این نوع آنتن‌ها روی دکل‌ها و تیرهای چراغ برق نیز نصب می‌شوند.

در یک ایستگاه پایه، کل میزان توان موج با فرکانس رادیویی که می‌تواند توسط آنتن‌ها منتشر شود، بستگی به تعداد فرستنده‌های رادیویی نصب شده، قدرت هر فرستنده و نوع آنتن دارد. حداکثر توان عملیاتی ایستگاه‌های پایه (توان موج + توان تغذیه مدارات الکترونیک + توان منابع تغذیه غیر منقطع UPS) معمولا کمتر از ۵۰۰ وات است، بنابراین توان امواج قابل ارسال این ایستگاه‌ها در نسل دوم ۴۰ تا ۸۰ وات و در نسل‌های جدید حدود ۲۰ وات است. در همین حال،‌ الگوی تقریبی هندسی نحوه‌ی پخش چنین توانی در فضا، در شکل زیر نشان داده شده است، و اعداد قید شده در محور افقی و عمودی بر حسب متر هستند، و شدت رنگ آبی نمودار بیانگر چگالی توان موج است.

در این تصویر، حداکثر توان عملیاتی ایستگاه‌های پایه را مشاهده می‌کنید. اعداد ذکرشده در محور افقی و محور عمودی نیز برحسب متر هستند و شدت رنگ آبی نمودار بیانگر چگالی توان موج است. 

برای ذکر جزئیات لازم است بدانید که انتشار فرکانس‌های رادیویی ایستگاه پایه یا ارتباطات شخصی توسط آنتن‌های سکتورال در یک بازه‌ی ۱۲۰ درجه‌ای در جهت افقی و ۲۰ درجه‌ای در جهت عمودی انجام می‌گیرد، و الگوی انتشار فقط در شرایط فضای آزاد نسبتا ساده و به‌صورت شکل زیر است، بنابراین در شرایط یک ناحیه پرتراکم از نظر ساخت و ساز شهری، باتوجه‌به جمع شدن اثر انعکاس‌های مختلف از موانع گوناگون همچون ساختمان‌ها، کفِ خیابان، درختان، خودروهای در حال حرکت، انسان‌ها، و ... الگوی بسیار پیچیده‌ای خواهد داشت که دیگر قابل محاسبه یا شبیه‌سازی نیست و تنها از راه اندازه‌گیری نقطه به نقطه قابل حصول است.

 اگرچه روی محور لوب اصلی آنتن، چگالی توان تشعشعی آنتن به نسبت عکس مجذور فاصله از آنتن با دور شدن از آن کاهش می‌یابد، بدین جهت، به‌دلیل ارتفاع حدود ۲۰ متری آنتن از سطح زمین، و با لحاظ کردن زاویه خمش حدود ۶ درجه‌ای امتداد آنتن در افق به طرف زمین (که زاویه Tilt نامیده می‌شود)، قوی‌ترین میزان گیرندگی آنتن دیگر در محل پایه‌ی دکل نخواهد بود، بلکه قوی‌ترین نقطه گیرندگی در یک فاصله متغییر معمولا بین ۵۰ تا ۱۵۰ متری از پای دکل آنتن قرار خواهد داشت، و پای دکل حداقل میزان گیرندگی ناشی از لوب اصلی را خواهد داشت. درواقع میزان مواجه شدن در سطح زمین بسیار، کمتر از حالتی است که فرد در ارتفاع قرارگیری آنتن، و به‌طور مستقیم در مقابل آنتن قرار گرفته باشد.

در نمودارهای نشان داده‌شده، محور صفر درجه همان محور تقارن الگوها است و آنتن در نقطه‌ی مرکز دایره قرار گرفته است.

اندازه‌گیری‌های انجام گرفته که در نزدیکی دکل‌های مخابراتی و سامانه‌های ارتباط شخصی، نشان می‌دهد که تراکم انرژی در سطح زمین صدها تا هزاران برابر کمتر از محدوده‌های مجازی است که کمیسیون ارتباطات فدرال و دیگر سازمان‌های ذی‌صلاح اعلام کرده‌اند. به این جهت، بعید است که فردی تنها با مواجه با آنتن‌های ایستگاه پایه یا سامانه‌های ارتباط شخصی، در معرض تابش‌هایی بیشتر از حد مجاز قرار گیرد.

هنگامی که آنتن‌های پایه یا سرویس‌های ارتباطات شخصی در مکان‌هایی مانند پشت بام نصب می‌شوند، احتمال دارد که یک فرد که در پشت‌بام و درست روبروی آنتن قرار می‌گیرد با سطوح امواج با فرکانس‌های رادیویی بیشتری نسبت به کسانی که معمولا روی زمین قرار دارند مواجه شود. بااین‌حال، مواجهه با محدوده‌هایی نزدیک یا بالاتر از دستورالعمل‌های ایمنی، تنها زمانی ممکن است که فرد در فاصله‌ی خیلی نزدیک یا مستقیما در مقابل آنتن قرار بگیرد.

در این نمودار، می‌توانید برخی از تلفن‌های همراه‌با بیشترین نرخ جذب ویژه (SAR) را مشاهده کنید.

 باتوجه‌به اینکه مردم در پشت‌بام‌ها زندگی نمی‌کنند، مخاطرات جدی ناشی از چنین مواجه‌ای تقریبا صفر است. برای کارشناسان فنی باید هر چند گاه برای رسیدگی‌های فنی به محل آنتن مراجعه ‌کنند، ابتدا به‌صورت نرم‌افزاری یا سخت‌افزاری تغذیه پشت آنتن‌ها قطع شده، سپس تعمیرات، بهینه‌سازی‌های لازم یا رسیدگی‌های فنی دوره‌ای صورت می‌گیرد. و به این ترتیب مخاطرات ممکن روی کارشناسان نیز به صفر می‌رسد.

همان‌طور که در بخش گذشته گفته شد، آنتن‌های مخابراتی، سطوح پایینی از چگالی توان امواج با فرکانس‌های رادیویی را در سطح زمین منتشر می‌کنند که به‌طور معمول صدها برابر کمتر از محدوده‌های ایمنی است. این محدودیت‌های ایمنی توسط سازمان‌ها و نهادهایی بین‌المللی تصویب شده‌اند و به همین جهت، هیچ دلیلی وجود ندارد که تصور کنیم،‌ آنتن‌های مخابراتی ممکن است اثرات نامطلوبی روی سلامتی ساکنین یا دانش‌آموزان مجاور خود داشته باشند. در همین حال، همان‌طور که در شکل‌های بالا نشان داده شد که چگالی توان تشعشعی ناشی از آنتن در سطح زمین و در پای دکل کمترین مقدار است که با رنگ سفید نشان داده شد.

دیگر آنتن‌ها، مانند آنتن‌هایی که برای پخش رادیو و تلویزیونی مورد استفاده قرار می‌گیرند، سطوح بسیار بالاتری از تشعشات نسبت به آنتن‌های مخابراتی منتشر می‌کنند، به‌خصوص سرویس‌های پخش آنالوگ از قبیل AM و FM در رادیوی آنالوگ و VHF/ UHF ، و در سرویس‌های دیجیتال DVB-T2، زیرا مکانیزم پخش سلولار بوده و آنتن‌های متعدد سکتورال مورد استفاده قرار می‌گیرد، و توان ارسال نیز بسیار کم است. به هر حال، اگرچه در نگاه اول این‌طور به نظر می‌رسد که این تابش‌ها مخاطره بیشتری برای افراد روی زمین داشته باشند، اما باتوجه‌به ارتفاع خیلی بالای دکل‌های این سرویس‌ها (بیش از ۶۰ متر) تابش‌های ناشی از این سرویس‌ها نیز در سطح استانداردهای مربوطه قرار دارد.

 در ایران سازمان ملی استاندارد ایران (INSO) از روی دستورالعمل‌هایی که از سوی سازمان‌های ملی و بین‌المللی تدوین شده، حدود پرتوگیری شغلی و مردم در مواجه با میدان‌های الکترومغناطیسی (EMF) را تعیین می‌کند. حدود پرتوگیری در میدان‌های الکترومغناطیسی توسط کمیته بین‌المللی حفاظت از اشعه غیر یونیزه (ICNIRP) تدوین شده است.

 این سازمان پس از بازنگری‌های مختلفی که در یافته‌های علمی مبنی بر اثرات حرارتی و غیرحرارتی میدان‌های الکترومغناطیسی روی بدن انجام داده است این دستورالعمل‌ها را مجددا بازبینی و مورد تصویب قرار داده است، که نتیجه آن تحت عنوان «حدود پرتوگیری عموم، کد ۸۵۶۷» به چاپ رسیده و استاندارد مرجع قانون حفاظت دربرابر اشعه است. اپراتورهای ارائه‌دهنده خدمات ارتباطات سیار بدون سیم، لازم است از واحد قانونی پروانه اشتغال به کار (خدمات)، و پروانه واردات تجهیزات رادیویی، دریافت کنند. سازمان انرژی اتمی ایران – دفتر امور حفاظت دربرابر اشعه، متولی قانونی اجرای قانون بوده و سازمان تنظیم مقررات و ارتباطات رادیویی نیز نظارت بر اجرای صحیح قانون دارد.