Pomiary pól elektromagnetycznych na poważnie – nie kupuj niskobudżetowych mierników

Bardzo popularne niegdyś w naszym kraju hasło "Polaku – zrób to sam", które w swojej oryginalnej intencji miało na celu zmobilizować naszych rodaków do wykonywania prostych i niezbyt czasochłonnych przydomowych "robótek" we własnym zakresie. Jednak jest zdecydowana różnica między pomalowaniem przęsła w ogrodzeniu działki, a fachowym wykonaniem pomiaru pola elektromagnetycznego (PEM) w środowisku. Jeszcze trudniejszą kwestią jest interpretacja uzyskanych wyników. Biorąc pod uwagę liczbę postów pojawiających się w mediach społecznościowych i "publikacji" przeróżnych materiałów przez samozwańczych ekspertów z tej dziedziny można byłoby dojść do przekonania, że pomiary PEM to czynność dziecinnie prosta.

Pomiary PEM wymagają dużej wiedzy i są regulowane prawem

O fachowym prowadzeniu pomiarów PEM napisano już wiele. A nawet bardzo wiele. Jednak niewielu adeptów tej sztuki pomiarowej uważa literaturę naukową za odpowiedni drogowskaz – wiadomo, trzeba byłoby poświęcić sporo czasu i to wszystko przeczytać. Od rzetelnej wiedzy wolą więc swoją praktykę, czyli zakup miernika PEM w wersji budżetowej i bezkrytyczne odczytywanie wyników z jego wyświetlacza. Dla podniesienia suspensu urządzenia te mają migające kolorowe diody i epatują dźwiękiem przypominającym dozymetry używane podczas pomiarów w Czarnobylu. Jest to swego rodzaju science- -fiction. Czujność i troska o bezpieczne środowisko jest bardzo dobrym objawem społecznictwa. Jednak tą dbałość należy przejawiać w sposób odpowiedzialny i prawidłowy. Stąd też zagadnienia związane z pomiarami PEM należą do obszaru regulowanego prawnie.

Z punktu widzenia pomiarów PEM istotne są dwa rozporządzenia: Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 17 grudnia 2019 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 6 maja 2022 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie sposobów sprawdzania dotrzymania dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku.

Pierwsze rozporządzenie definiuje wartości dopuszczalne PEM w środowisku, żargonowo zwane limitami, natomiast drugie – określa metodykę wykonywania pomiarów PEM. Tylko pomiary wykonane zgodne z metodyką określoną w Rozporządzeniu Ministra Klimatu można uznać za obiektywne i miarodajne – mówiąc formalnym językiem systemu jakości laboratoryjnej – za ważne.

Zgodnie z tą metodyką pomiary w otoczeniu stacji bazowych telefonii komórkowej wykonuje się w punktach pomiarowych położonych na wysokościach od 0,3 do 2 m nad powierzchnią terenu albo nad innymi miejscami dostępnymi dla ludności, przyjmując za wynik pomiaru największą zmierzoną wartość np. natężenia składowej elektrycznej, uśrednioną w odpowiedni sposób. Pomiary wykonuje się na głównych (wzdłuż kierunku maksymalnego zasięgu) i pomocniczych (ustalonych zależnie od lokalizacji i warunków terenowych) kierunkach pomiarowych, a także w dodatkowych pionach pomiarowych w lokalach (także prywatnych) oraz na balkonach i tarasach. Nie bez znaczenia dla całego procesu pomiarowego pozostaje definicja miejsc dostępnych dla ludności, do których zalicza się wszystkie miejsca z wyjątkiem miejsc, do których dostęp ludności jest zabroniony lub niemożliwy bez użycia sprzętu technicznego.

Normy i urządzenia pomiarowe

Skoro wiemy, jak mierzyć należy odpowiedzieć na pytanie "czym" mierzyć. Jak już wcześniej wspomnieliśmy materiał poglądowy zaczerpnięty ze znanych witryn internetowych i profili w mediach społecznościowych ukazuje rzeczywistość dosyć problematyczną. Osoby kwestionujące wiarygodność pomiarów wykonanych przez akredytowane laboratoria badawcze prezentują dosyć specyficzne rozwiązanie sprawy. Otóż wykonują własne pomiary PEM w pobliżu stacji bazowych telefonii komórkowej, posługując się wątpliwej jakości sprzętem, często w ogóle niedostosowanym do zadania pomiarowego. Całość zazwyczaj wygląda jak happening nie mający nic wspólnego z podejściem naukowym. Jednak te kolorowe lampki i popiskiwania wydobywające się ze "sprzętu pomiarowego" zestawione z wielkimi liczbami pokazywanymi na wyświetlaczu… to jest w istocie sedno całego przedsięwzięcia.

A jak sytuacja wygląda przy podejściu profesjonalnym? Aby laboratorium badawcze mogło aspirować do wykonania akredytowanych pomiarów PEM, które zostaną uznane za ważne, musi przede wszystkim spełniać wymagania międzynarodowej normy ISO/IEC 17025:2017, a także wykazać się wiedzą i kompetencjami w wykonywaniu pomiarów PEM. Przywołana norma ustanawia m.in. wymagania dotyczące procesu potwierdzenia ważności wyników, który wiąże się bezpośrednio ze sprawowaniem właściwego nadzoru metrologicznego nad posiadaną aparaturą. W uproszczeniu chodzi o to, aby użyty sprzęt był odpowiednio dobrany i gwarantował wysoką jakość pomiarów. Ponadto powinien być systematycznie wzorcowany w akredytowanym laboratorium wzorcującym. Tylko takie podejście gwarantuje uzyskanie miarodajnych i powtarzalnych, a więc ważnych w rozumieniu normy akredytacyjnej, wyników pomiarów oraz rzetelne oszacowanie budżetu niepewności pomiaru.

Profesjonalne mierniki używane w celu uzyskania rzetelnych pomiarów PEM są bardzo drogie. Ich ceny mogą się kształtować na poziomie ok. 7 tys. euro w przypadku mierników szerokopasmowych lub nawet powyżej 20 tys. euro w przypadku mierników selektywnych. Ich ostateczna cena jest uzależniona od indywidualnej konfiguracji. Można oczywiście znaleźć ofertę mierników znacznie tańszych, dostępnych już nawet za kilkadziesiąt lub kilkaset złotych. Nie jest to jednak sprzęt do końca miarodajny, gdyż często nie pozwala nawet jednoznacznie stwierdzić czy tak naprawdę mierzy PEM pochodzące od stacji bazowej, czy może od sieci energetycznej 50 Hz.

Interpretacja wykonanego pomiaru

Wykonanie samego pomiaru to jednak nie wszystko. Należy jeszcze prawidłowo odczytać jego wynik. W przypadku pomiaru natężenia pola elektrycznego E stosuje się jednostkę wolt na metr [V/m], a w przypadku natężenia pola magnetycznego H – amper na metr [A/m]. Mierniki zazwyczaj pozwalają również na określenie gęstości mocy S wyrażanej w watach na metr kwadratowy [W/m2]. Gęstość mocy S jest jednak miarą wyliczaną (a nie mierzoną) przez miernik na podstawie zmierzonych wartości natężenia pola, zazwyczaj elektrycznego E.

Uzyskany wynik natężenia pola elektrycznego porównuje się z dopuszczalnym poziomem ustalonym dla pola elekelektrycznego, ewentualnie wynik gęstości mocy – z dopuszczalnym poziomem ustalonym dla gęstości mocy. W zakresie częstotliwości radiowych zazwyczaj odnosimy się do poziomów dopuszczalnych wyrażonych w V/m, więc wynik pomiaru natężenia pola elektrycznego również powinien być wyrażony w V/m. W przypadku gęstości mocy poziomy dopuszczalne wyrażone są w W/m².

Choć obydwie miary (natężenie i gęstość mocy) dotyczą tego samego zjawiska, nie wolno ich ze sobą mylić i odnosić do niewłaściwych poziomów dopuszczalnych. Zmierzonego natężenia pola elektrycznego w V/m nie można porównywać z dopuszczalnym poziomem ustalonym dla gęstości mocy w W/m2 i vice versa. Wspomnianych wcześniej poziomów dopuszczalnych nie należy mylić z funkcjonującą w przestrzeni publicznej, lecz nie mającą żadnego umocowania prawnego, tzw. "normą biologiczną", która wskazuje, aby PEM ograniczać do poziomu nie tylko uniemożliwiającego rozwój telekomunikacji i energetyki, ale nie pozwalającego nawet na funkcjonowanie obecnie wykorzystywanych systemów łączności, np. ratunkowej.

Jak widać nie tylko samo wykonanie pomiarów PEM, ale także interpretacja uzyskanych wyników jest trudnym etapem całego procesu badawczego. Dlatego bezrefl eksyjne odczyty liczb pojawiających się na wyświetlaczu urządzenia pomiarowego nie prowadzą do obiektywnych konkluzji.

Dla osób spoza świata techniki, wszystko to brzmi bardzo skomplikowanie. Dlatego Instytut Łączności – PIB razem z KPRM (wcześniej Ministerstwem Cyfryzacji) opracował system SI2PEM, który gromadzi i prezentuje, w jednolitej i uporządkowanej formie, wyniki pomiarów pola elektromagnetycznego prowadzonych przez akredytowane laboratoria. Każdy, z dostępem do Internetu, może w dowolnym momencie sprawdzić poziom natężenia PEM w swoim otoczeniu zamiast kupować mierniki, które coś mierzą, ale nie wiadomo co, ponieważ nie spełniają wymaganych kryteriów metrologicznych nakreślonych prawem. Wystarczy wejść na stronę: www.si2pem.gov.pl!

Rafał Pawlak, Rafał Januszkiewicz,
eksperci Instytutu Łączności – PIB

Instytut Łączności – PIB
www.gov.pl/instytut-lacznosci