Elektromagnetiska fält AFS 2016:3 Janez Marinko Arbetsmiljöverket www.av.se AMM Göteborg 2016-11-24 Ramdirektiv och särdirektiv • Rådets direktiv 89/391/EEG av den 12 juni 1989 om åtgärder för att främja förbättringar av arbetstagarnas säkerhet och hälsa i arbetet • Europaparlamentets och rådets direktiv 2013/35/EU av den 26 juni 2013 ‒ om minimikrav för arbetstagares hälsa och säkerhet vid exponering för risker som har samband med fysikaliska agens (elektromagnetiska fält) i arbetet (20:e särdirektivet enligt artikel 16.1 i direktiv 89/391/EEG) och om upphävande av direktiv 2004/40/EG. ‒ Gränsvärden och insatsnivåer bygger på ICNIRPs rekommendationer och bör beaktas i enlighet med ICNIRPs principer, om inte annat anges i direktivet. AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 EU-kommissionens vägledningar • Icke-bindande vägledning för god praxis vid tillämpningen av direktiv 2013/35/EU om elektromagnetiska fält, Vägledning för små och medelstora företag, ISBN 97892-79-45957-3 (tryck), ISBN 978-92-45963-4 (online), 2014. • Icke-bindande vägledning till god praxis vid tillämpningen av direktiv 2013/35/EU Elektromagnetiska fält, Volym 1: Praktisk vägledning, ISBN 978-92-79-45905-4 (PDF), 2014. • Praktisk vägledning för god praxis vid tillämpningen av direktiv 2013/35/EU Elektromagnetiska fält, Volym 2: Fallstudier, ISBN 978-92-79-45950-4, 2015. • http://ec.europa.eu/social/main.jsp?catId=82&langId=en&furtherPubs=yes AMM Göteborg 2016-11-24 2013/35/EU -> Elektromagnetiska fält (AFS 2016:3) • Ordagrann transponering ‒ Undvika ett överträdelseförfarande • En del oklarheter pga. transponering ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ Säkerhetsrisk Praxis eller process Tillfälligt överskridande Behörig instans eller personer Hur ge undantag? AMM Göteborg 2016-11-24 Föreskrifternas omfattning – direkta effekter • Skydd mot alla kända, akuta och transienta, biofysikaliska effekter • Akuta, transienta effekter • Icke-termiska • 0 Hz – 10 MHz ‒ Påverkan på PNS (perifera nervsystemet) ‒ Nerv- och muskelstimulering ‒ Påverkan på CNS (centrala nervssystemet) ‒ Magnetofosfener, yrsel, illamående, beteendepåverkan • Termiska • 100 kHz – 300 GHz ‒ Negativ värmebelastning ‒ Helkropp, huvud, bål, extremiteter: SAR @ (100 kHz – 6 GHz) ‒ Kropp: S @ (6 – 300 GHz) ‒ Hörseleffekter ‒ Huvud: SA @ (0,3 - 6 GHz) AMM Göteborg 2016-11-24 Föreskrifternas omfattning – indirekta effekter • Interferens med aktiva och passiva medicinska implantat, medicinsk utrustning • Påverkan på ferromagnetiska föremål i starka statiska magnetiska fält, piercing, tatuering • Initiering av ”elektroexplosiva” ämnen • Risk för brand/explosion vid antändning av brännbara ämnen pga. gnistor, urladdningar, kontaktströmmar. • Kontaktströmmar AMM Göteborg 2016-11-24 Särskilt utsatta arbetstagare AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Hej! Tack för din fråga. De gränsvärden som finns i AFS 2016:3 gäller för alla arbetstagare. Dessa gränsvärden bygger på en samlad bedömning av de risker som finns vid exponering för elektromagnetiska fält. Vad gäller speciellt gravida arbetstagare finns idag inte belägg för att yrkesmässig exponering innebär en risk för fostret. Det finns enstaka studier som pekar på en ökad risk för missfall, WHO skriver t.ex. I sin Monografi N 238"On the whole, epidemiological studies have not shown an association between adverse human reproductive outcomes and maternal or paternal exposure to ELF fields. There is some evidence for an increased risk of miscarriage associated with maternal magnetic field exposure, but this evidence is inadequate. Overall, the evidence for developmental and reproductive effects is inadequate." Då det inte är möjligt att helt avfärda en viss ökad risk för missfall, på gruppnivå, kan en åtgärd vara att, i syfte att minska oron hos den gravida, att sysselsätta den gravida med arbetsuppgifter som innebär en mindre exponering t.ex. i nivå med de värden som finns för allmänhetens exponering, se SSMs allmänna råd för allmänhetens exponering för elektromagnetiska fält. AMM Göteborg 2016-11-24 Effekter Termiska effekter Indirekta effekter Uppvärmning Hud Kroppsdelar Inre organ Projektilrisk Halsband Kroppspiercing Granatsplitter Interferens Aktiva implantat Passiva implantat Medicinsk elektronik Antändning av brännbara, brandfarliga eller explosiva varor genom gnistbildning eller kontaktströmmar AMM Göteborg Långtidseffekter Icke-termiska effekter 2016-11-24 Direkta effekter Sensoriska effekter Yrsel Illamående Metallsmak Magnetofosfener (ljusblixtar) Hörseleffekter (klickande, surrande) Hälsoeffekter Muskelpåverkan Stickningar i huden Hjärtarytmi Strömmar i extremiteter Kontaktström Inducerad ström Biologisk effekt vs. hälsoeffekt • A biological effect occurs when exposure to electromagnetic waves causes some noticeable or detectable physiological change in a biological system. • An adverse health effect occurs when the biological effect is outside the normal range for the body to compensate, and thus leads to some detrimental health condition. • (WHO Fact Sheet N 182, 1998) AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Skilj på emission och exponering • Emissionen av EMF beror på • Exponering för EMF beror på ‒ märkdata, dimensioner, form, material etc. ‒ ‒ ‒ ‒ ‒ • märkdata – ström, spänning, frekvens, varvtal, … • Standarder ‒ Ofta emission AMM Göteborg 2016-11-24 Källan Avstånd Modell Elektriska egenskaper Märkdata Elektromagnetiska fält (EMF): Emission, exponering, påverkan, effekt Exponering Effekt Emission Påverkan AMM Göteborg 2016-11-24 Exponering E [V/m] Inducerat fält Ein [V/m] S [W/m2] SAR [W/kg] H [A/m] AMM Göteborg 2016-11-24 Intermediära fält Högfrekventa fält Lågfrekventa fält frekvens 50 Hz 100 kHz 10 MHz 900 MHz 1800 MHz 30 m 33 cm 17 cm våglängd 6000 km AMM Göteborg 3000 m 2016-11-24 STRÅLNING några l FÄLT par l l E/H = ? E/H ≈ Z0 E/H = Z0 E&H S = E2 / 377 E el. H FJÄRRFÄLT AMM Göteborg E el. H NÄRFÄLT 2016-11-24 f l [m] Kraft ledning 50 Hz 6 000 000 Plastsvets 27 MHz 10 Radar 6 GHz 0,05 Lågfrekventa fält Elektriskt fält j=sxE där j = ström s = konduktivitet E = inducerat fält ”Kvasistatisk” approximation Magnetiskt fält AMM Göteborg 2016-11-24 Lågfrekventa elektriska och magnetiska fält AMM Göteborg 2016-11-24 10 kV/m AMM Göteborg 2016-11-24 Påverkan Påverkan på CNS (sensorisk påverkan) Värmepåverkan Påverkan på PNS (hälsopåverkan) AMM Göteborg 2016-11-24 Påverkan •Inducerade elektriska fält Eind •påverkar nervceller (CNS, PNS) •PNS-tröskelvärde: 6-7 V/m •CNS-tröskelvärde: 20-40 ggr lägre än PNS •Magnetiska fält •vissa kemiska reaktioner •magnetit AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 STYRKA PÅ EMF Gränsvärden AMM Göteborg OBSERVERBAR EFFEKT ≈ 10 ggr GRÄNSVÄRDEN (yrke) REKOMMENDATION (allm) 2016-11-24 ≈ 5 ggr Lågfrekventa fält AMM Göteborg 2016-11-24 Gränsvärden för icke-termiska effekter (lågfrekventa fält) AMM Göteborg 2016-11-24 Högfrekventa fält + + + + + +- + + +- + + +- - - - AMM Göteborg 2016-11-24 VÄRME SAR µ s E2∕r s = konduktivitet E = inducerat fält r = densitet Basen för gränsvärden för termiska effekter Helkropp Lokal SAR > 4 W/kg SAR > 100 W/kg 4 W/kg@30 min 100-140 W/kg@2 - 3 h • 1 0C höjning av kroppstemperaturen • 41 - 43 0C i linsen -> katarakt • Beteendepåverkan, jmf feber AMM Göteborg 2016-11-24 Högfrekventa fält: Några jämförelsedata från vår egen metabolism • Sömn, vila 1 W/kg • Sittande 1,5 W/kg • Lätt trädgårdsarbete 4 W/kg • Skidåkning 6 W/kg • Vasalopp 8 W/kg • Sprinter 100 m 20 W/kg AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Gränsvärden för icke-termiska effekter (lågfrekventa fält) AMM Göteborg 2016-11-24 Induced Inducedfield fieldEEin AMM Göteborg 2016-11-24 Insatsnivåer elektriska fält (bilaga 5) E [V/m] 105 104 1000 Ehög Elåg 100 frekvens [Hz] 1 AMM Göteborg 10 100 1000 104 2016-11-24 105 106 107 Insatsnivåer magnetiska fält (bilaga 6) B [µT] 106 105 Bhög 104 Blåg 1000 Bextr 100 10 frekvens [Hz] 1 AMM Göteborg 10 100 103 104 2016-11-24 105 106 107 Gränsvärden och insatsnivåer @ f=50 Hz Exponeringsgränsvärden Insatsnivå elektriskt fält E EGVhälsoeffekter = 1.1 V/m (topp) Elåg = 10 kV/m EGVsensoriska effekter = 0.14 V/m (topp) Ehög = 20 kV/m Insatsnivå magnetisk flödestäthet B Blåg = 1 mT Bhög = 6 mT Bextr = 18 mT Insatsnivå kontaktström ikontakt = 1 mA AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 0 Hz AMM Göteborg 1 Hz 100 kHz 10 MHz 2016-11-24 6 GHz 300 GHz AFS 2016:3 Elektromagnetiska fält AMM Göteborg 2016-11-24 Föreskrifterna om elektromagnetiska fält AFS 2016:3 • Överför direktiv 2013/35/EU • Gränsvärden – skyddar mot alla kända, omedelbara och övergående, direkta biofysiska effekter • Insatsnivåer – används för att ‒ enkelt visa att gränsvärden inte överskrids ‒ vidta skyddsåtgärder ‒ vidta förebyggande åtgärder • Förebygger indirekta effekter • Skydd för särskilt utsatta arbetstagare ‒ Insatsnivåer kan ge otillräckligt skydd AMM Göteborg 2016-11-24 Gränsvärden (1 – 10 MHz) (10 §) • Gränsvärden ‒ Ges som inducerat fält ‒ Sensoriska effekter (1 – 400 Hz) • Gränsvärden får inte överskridas (10 §) ‒ Undantag: • MRI (allmänt undantag) (34 §) • Gränsvärden för sensoriska effekter (11-12 §§) • CNS ‒ tillfälligt ‒ vissa villkor uppfyllda ‒ Magnetofosfener, yrsel, irritation ‒ Hälsoeffekter • Ansökan om undantag • PNS ‒ nerv- och muskelstimulering AMM Göteborg 2016-11-24 Insatsnivåer (1 – 10 MHz) (11 §) • Elektriska fält • Magnetiska fält ‒ Låga insatsnivåer ‒ Låga insatsnivåer • Inga gränsvärden överskrids • Förhindrar störande gnisturladdningar • Härledda ur gränsvärden för sensoriska effekter ‒ Höga insatsnivåer ‒ Höga insatsnivåer • Gränsvärden för hälsoeffekter: • Gränsvärden för sensoriska effekter: Ja • Gränsvärden kan överskridas • Åtgärder mot gnisturladdningar ‒ Extremiteter • Gränsvärden för hälsoeffekter • Gäller enbart ben, armar, händer AMM Göteborg 2016-11-24 Riskbedömning, åtgärder och uppföljning (14 – 30 §§) • Alla risker för arbetstagare som uppstår pga. elektromagnetiska fält • Risker pga. av exponering ska elimineras eller minskas • Alla risker ska förebyggas för särskilt utsatta • Alla risker pga. indirekta effekter • Ersätter “Försiktighetsprincipen” • Individuella risker ska bedömas ‒ Passiva eller aktiva implantat och enheter ‒ Gravida AMM Göteborg 2016-11-24 Jag arbetar som arbetsmiljöingenjör på XXXXX och man önskar att utöka antalet kontorsplatser i ett öppet kontorslandskap på vån 2. Platsen som dem nya arbetsplatserna är tänkt att placeras över finns ett ställverk på plan 1. Därför hyrde jag är en bärbar magnetfältslogger ML-1 av AMM i Örebro för att mäta magnetfälten. Instrumentet som jag hurde (ML-1) visar magnetfält mellan 30-2 KHz och i den uppdaterade föreskriften av Arbetsmiljöverket är uppdelade i olika frekvensintervall. Så problemet är att jag inte vet hur jag ska referera min mätvärden till föreskriften eller om jag ska hålla mig till försiktighetsprincipen. Mätvärdena är vid golvnivå är mellan 0,23 - 5,22 µT och 2 m upp 0,21-2,66 µT. Idag används denna golvyta till tavelmöte och fika plats. Tacksam för all hjälp jag kan få till att göra en bedömning. AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Exponeringsbedömning (15 – 20 §§) • • • • EU-kommissions vägledning Nationella normer, riktlinjer Exponeringsdatabaser Uppgifter från tillverkare, distributör • Mätningar • Beräkningar AMM Göteborg 2016-11-24 Bedömning av exponering Bedömning av exponering Åtgärder Val av metod NEJ NEJ Under skrids ? Gränsvärden JA JA Bedömning klar AMM Göteborg Åtgärder Insatsvärden 2016-11-24 Under skrids ? NEJ STATISKA FÄLT • Elektrolys (DC) • Magnet (MRT) • Ljusbågssvetsning (DC) LÅGFREKVENTA FÄLT Elektrolys (rippel) Generering och överföring av elektricitet Båg– och motståndssvetsning Ljusbågssvetsning (AC) Ljusbågsugnar Induktionsugnar Handhållna induktionsvärmare Handhållna elektriska maskiner Elektriska bilar, tåg Gradientfält (MRT) AM/FM radio AMM Göteborg HÖGFREKVENTA FÄLT 2016-11-24 Spolar (MRT) Radio– och TV antenner Radar Diatermi Dielektrisk uppvärmning och smältning Mikrovågstorkning Stöld- och larmbågar INSATSNIVÅ GRÄNSVÄRDEN Radar, TV/radiosändare Elektrolysanläggningar Elektriska smältugnar Induktionsugnar RF-diatermi, MRI-utrustning RF-uppvärmning, -svetsning, -torkning, -belysning Svetsutrustning Utrustning för spricksökning Avmagnetiseringsutrustning Basstationer Stora elektriska maskiner, transformatorer Larmbågar, stöldskyddsutrustning Kontorsutrustning, trådlös överföring Handhållna verktyg, allmänna kommunikationsmedel AMM Göteborg EXPONERING 2016-11-24 lications analysed provide insufficient information to determine whether the highest exposures were likely to be limbs only. The highest reported flux density (0.053 T at 50 Hz) concerned a situation where the welding cable was worn directly on the welder’s body (Börner, 2009). For those publications where the induced current or electric field were calculated for hardening, annealing, tempering, brazing or drying. Low frequency fields tend to be used for uniform heating and higher frequencies (up to 10 MHz) for surface heating (Allen et al., 1994). Induction cookers in professional kitchens can also generate magnetic fields. At a frequency of 20 kHz, the flux density of the magnetic fields they generate can exceed the low action level 1 Maximum magnetic flux density measured at the workplace or at a standardized distance to the source for workers involved in welding (A), induction heating (B), the electricity supply sector (C), and hospital work, including MRI (D). TMS, transcranial magnetic stimulation. See Table 1 for details of the data sources. AMM Göteborg 2016-11-24 The revised electromagnetic fields directive and worker exposure r 2 Maximum induced electric field calculated at the workplace for workers involved in welding (A), the electricity supply sector (B), and near equipment for MRI (C). CNS, central nervous system; ELV, exposure limit value; PNS, peripheral nervous system. See Table 1 for details of the data sources. AMM Göteborg and low exposure limit value but are unlikely to exceed work (Korpinen et al., 2011). The maximum power the high action level and high exposure limit value frequency magnetic field flux densities to which elec(Guldiman and Meier, 2012). For industrial induction tricity workers can be exposed are relatively modest. They can be higher than the low action level in the heaters, however, one third of the reported maximum2016-11-24 flux densities measured at the workplace exceed the revised Directive but do not exceed the high action AMM Göteborg 2016-11-24 Mätbara storheter Strålningstäthet S [W/m2] Kontaktström ikontakt [A] Elektrisk fältstyrka E [V/m] Magnetisk flödestäthet B [T] Ström i extremiteter iinducerad[A] AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 STRÅLNING några l FÄLT par l l E/H = ? E/H ≈ Z0 E/H = Z0 E&H S = E2 / 377 E el. H FJÄRRFÄLT AMM Göteborg E el. H NÄRFÄLT 2016-11-24 f l [m] Kraft ledning 50 Hz 6 000 000 Plastsvets 27 MHz 10 Radar 6 GHz 0,05 Komplex kurvform (system för spricksökning) AMM Göteborg 2016-11-24 Komplex kurvform (princip) AMM Göteborg 2016-11-24 Weighted peak (shared time domain) • Princip: mätsignal viktas med tillämplig kurva för insatsnivåer (inversen) ‒ Buller: signal x örats känslighetskurva ‒ Ljus: synlig strålning x ögats känslighetskurva • Kräver instrument som har denna ”viktning” inbyggd • Summationsregel överskattar exponering ‒ Signaler i fas AMM Göteborg 2016-11-24 Gången för analys med WPM (tidsdomän) AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Weighted Peak Method (Shared Time Domain) AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Jämförelse mellan olika metoder Punktsvets (50 kVA@50 Hz, 0,3 m från maskin) • MFR (summation) • WPM (tidsdomän) • STD (frekvensdomän) AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Undvika eller minska risker (22 – 28 §§) • Riskanalys • Om insatsnivåer överskrids • Riskidentifiering ‒ men inte gränsvärden och • Riskuppskattning ‒ säkerhetsrisker kan uteslutas ska handlingsplan göras och genomföras för att • Riskbedömning ‒ Riskanalys förhindra att gränsvärden överskrids • Riskvärdering • Riskhantering ‒ Riskbedömning • Åtgärder • Handlingsplan AMM Göteborg 2016-11-24 Information och utbildning ( 31 § ) • Arbetsgivare ska säkerställa att de arbetstagare som som sannolikt kan komma att utsättas för risker på grund av elektromagnetiska fält på arbetsplatsen ges nödvändig information och utbildning ‒ Resultatet av riskbedömning ‒ Information om bl.a. effekter, risker, symptom, hälsoundersökning AMM Göteborg 2016-11-24 Hälsoundersökning (33 §) • Om exponering sker över gränsvärden Att diskutera • Om oönskad eller oväntad hälsoeffekt rapporteras av arbetstagare • Hur upptäcker man exponering över gränsvärden? • Hur särskilja EMF-inducerad effekt från andra effekter i arbetet? AMM Göteborg 2016-11-24 Bedömning: Mätning och beräkning Arbetsgivare AMM Göteborg 2016-11-24 Myndighet AMM Göteborg 2016-11-24 +/- 7 dB = - 80 % to + 500 % AMM Göteborg 2016-11-24 Grunden för gränsvärden och rekommendationer • Alla hittills väldokumenterade hälsoeffekter vid exponering för radiofrekventa fält är tydligt kopplade till uppvärmning av exponerad vävnad. • Om SAR ligger under gränsvärden bedöms skadlig uppvärmning ej ske. • A review of the extensive literature on RF biological effects, consisting of well over 1300 primary peer reviewed publications published as early as 1950, reveals no adverse health effects that are not thermally related (except for electrostimulation discussed in B.2.4). (IEEE Std C95.1TM – 2005) • Uppvärmningen beror på att molekyler rör sig och ger upphov till värme i exponerad vävnad. • För att beskriva denna uppvärmning används storheten SAR [W/kg]. AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Vad är SAR? • Då människor exponeras för högfrekventa elektromagnetiska fält (HF-fält) kommer en del av den utsända energin att absorberas i kroppen. • SAR (Specific Absorption Rate) är ett mått på med vilken hastighet RF-energin absorberas i kroppsvävnad. • Vid mycket höga exponeringsnivåer kan absorptionen ge upphov till en negativ termisk belastning i kroppen. • SAR används för att förutsäga termiska effekter. AMM Göteborg 2016-11-24 Magnetiskt fält H Inducerat fält E SAR µ s E2 ∕ r s = konduktivitet E = inducerat fält r = densitet Elektriskt fält E AMM Göteborg 2016-11-24 Basen för gränsvärden för termiska effekter Förhindra negativa värmeeffekter • • ”microwave hearing” ‒ Helkropp • SAR > 4 W/kg (0,4 W/kg) ‒ 4 W/kg@30 min ger 1 0C höjning av kroppstemperatur ‒ Beteendepåverkan, jmf feber ‒ Lokal ‒ SAR > 100 W/kg (10 W/kg) ‒ 100-140 W/kg@2 - 3 h ger 41 - 43 0C i linsen ‒ Kataraktstudier AMM Göteborg 2016-11-24 Gränsvärden för termiska effekter SAR (extremiteter) 20 W/kg SAR (huvud, bål) 10 W/kg SAR (helkropp) 0,4 W/kg 300 MHz 100 kHz 10 MHz 6 GHz 1 GHZ 300 GHz 100 GHz SA = 10 mJ/kg S = 50 W/m2 AMM Göteborg 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Numeriskt • Datorberäkningar Olika modeller • • • • • • AMM Göteborg Helkropp Huvud Bål Olika positioner Etc…. 2016-11-24 AMM Göteborg 2016-11-24 Calculation of Exposure Limit Values Average SAR: 0.02336 W/kg Maximum local SAR: 2.575 W/ kg Simulation Tower => model => Results for average and local SAR AMM Göteborg 2016-11-24 Calculation of Action Values Emax = 142 V/m Tower => AMM Göteborg Simulation model => Result for E-field 2016-11-24