home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ QRZ! Ham Radio 4 / QRZ Ham Radio Callsign Database - Volume 4.iso / files / arrl / tis / bio.txt < prev    next >
Text File  |  1994-11-27  |  22KB  |  438 lines

  1.  
  2. Subject: Electromagnetic Fields and Your Health
  3.  
  4. Are the electromagnetic fields generated by power lines, TVs 
  5. ham radio gear and hundreds of other devices bathing us 
  6. in damaging radiation? The jury is still out, but you can 
  7. take steps to protect yourself from danger--real and 
  8. potential. 
  9.  
  10. By Wayne Overbeck, N6NB
  11.    14021 Howland
  12.    Tustin, CA 92680
  13.  
  14.      There is a growing public debate about the safety of 
  15. electric power lines and the electrical equipment that we 
  16. use every day in our homes and workplaces. Not long ago, a 
  17. lawsuit was filed alleging that a Florida woman's brain 
  18. cancer was caused by electromagnetic radiation from a hand-
  19. held cellular telephone. Although the filing of a lawsuit 
  20. proves nothing (thousands are filed every week, and this one 
  21. was promptly dismissed by a court), the lawsuit made 
  22. national headlines for weeks and caused cellular telephone 
  23. industry stock prices to decline on Wall Street. 
  24.  
  25.      The news media regularly cover many facets of the 
  26. controversy over the possible health effects of 
  27. electromagnetic fields (EMFs). In addition to stories about 
  28. lawsuits, there have been numerous media accounts of medical 
  29. research concerning EMFs--some of them confusing and 
  30. seemingly contradictory. And there have been news stories 
  31. about activist groups fighting the construction of new power 
  32. lines or cellular telephone towers in their neighborhoods. 
  33.  
  34.      This intense publicity has alarmed many people, 
  35. prompting them to worry about the safety of their homes, 
  36. neighborhoods, schools and workplaces. There is a growing 
  37. concern that the electromagnetic fields produced by power 
  38. lines and everyday household appliances may be hazardous. 
  39. As the tension mounts, more and more hams are faced with 
  40. this difficult question: Is your Amateur Radio station 
  41. hazardous to our health? 
  42.  
  43.      Fortunately, enough research has now been done that we 
  44. know most Amateur Radio activities are quite safe. In fact, 
  45. scientists from the Federal Communications Commission and 
  46. the Environmental Protection Agency conducted a field survey 
  47. of EMFs at typical Amateur Radio stations in 1990. They 
  48. concluded that most amateur operations do not produce EMFs 
  49. strong enough to pose any health hazard. And for many years, 
  50. the American Radio Relay League's Board of Directors has 
  51. also been monitoring the ongoing research about EMFs and 
  52. health through a board-appointed Committee on the Biological 
  53. Effects of RF Energy. There is extensive coverage of the 
  54. issue of EMFs and health in both The ARRL Handbook and The 
  55. ARRL Antenna Book--with recommendations for safe Amateur 
  56. Radio operating practices. 
  57.  
  58.      Amateur Radio is a hobby that can be pursued safely, 
  59. provided everyone observes a few simple precautions. This 
  60. article was written to summarize what we know about EMFs and 
  61. health, and to suggest safe operating practices. 
  62.  
  63. Scientific Background
  64.  
  65.      When scientists talk about electromagnetic fields, 
  66. they're talking about several very different forms of 
  67. energy. Low frequency or "power-line frequency" fields are 
  68. produced by electric power lines and appliances, typically 
  69. operating at a frequency of 60 Hz. Much research is now 
  70. underway concerning the health effects of 60-Hz fields--the 
  71. kind of EMFs found in virtually every home and workplace. 
  72. Additional research is being done to investigate the 
  73. possible health effects of radio frequency (RF) energy, 
  74. which is much higher in frequency than the electric energy 
  75. in power lines. RF energy is produced by radio and 
  76. television transmitters, radar installations, cellular and 
  77. cordless telephones, microwave ovens and even remote 
  78. controls for garage door openers. 
  79.  
  80.      Low-frequency and RF energy are forms of nonionizing 
  81. radiation: The frequency is too low to produce enough photon 
  82. energy to ionize atoms. In contrast, ionizing radiation--
  83. which is not produced by power lines or radio transmitters--
  84. can cause severe and well-documented health hazards. Nuclear 
  85. weapons produce enormous amounts of ionizing radiation, 
  86. while small, carefully controlled doses of ionizing 
  87. radiation are used in medical X-ray equipment, for example. 
  88.  
  89.      The present controversy concerns nonionizing radiation, 
  90. including power-line frequency and RF energy. Much is now 
  91. known about the biological effects of this kind of energy, 
  92. but there is much more that we do not yet know. Before World 
  93. War II, scientists knew that non-ionizing radiation could 
  94. produce thermal (heating) effects. At sufficiently high 
  95. power levels, EMFs can cause body heating, which may result 
  96. in health hazards such as blindness or sterility. Most 
  97. ordinary household appliances and transmitted radio signals 
  98. produce EMFs far weaker than those required to produce 
  99. thermal effects. On the other hand, microwave ovens do 
  100. generate EMFs strong enough to produce thermal effects: 
  101. That's precisely why they can heat and cook food. The trick 
  102. is to keep the EMFs safely inside the oven--away from 
  103. people. For obvious reasons, microwave ovens must meet 
  104. strict safety standards. 
  105.  
  106.      In recent years, a new element in the debate over EMFs 
  107. and health has been the finding that even at athermal 
  108. levels--energy levels too low to cause body heating--
  109. electromagnetic energy appears to have various effects on 
  110. the human body. The first scientists whose work in this area 
  111. gained widespread media publicity were epidemiologists--
  112. medical researchers who look at the health patterns of large 
  113. groups of people, using statistical methods. 
  114.  
  115.      Over the last two decades, a number of epidemiological 
  116. studies have found that electrical workers have higher-than-
  117. normal death rates from certain cancers, including leukemia, 
  118. lymphatic cancer and brain cancer. Other epidemiological 
  119. studies have shown that children living near some types of 
  120. power lines have higher-than-normal rates of leukemia. Still 
  121. other studies have concluded that persons exposed to certain 
  122. chemical agents such as solder fumes in addition to high 
  123. EMFs have up to 10 times the normal rate of certain cancers. 
  124.  
  125.      All of these studies involved groups of people who were 
  126. not ordinarily exposed to EMFs strong enough to cause body 
  127. heating. Thus, their health patterns suggested that low-
  128. level EMFs may pose health hazards. 
  129.  
  130.      There have been other epidemiological studies, however, 
  131. that did not confirm some of these findings. And still other 
  132. researchers have concluded that environmental factors such 
  133. as the alignment of the earth's natural magnetic field may 
  134. interact with man-made EMFs to alter these health effects. 
  135. (The earth's magnetic field is stronger than many man-made 
  136. fields, but it is a static, direct-current field. Most man-
  137. made EMFs are alternating-current fields operating at a 
  138. variety of frequencies and power levels.) 
  139.  
  140.      There are other dimensions to this problem, too. Some 
  141. of the research that failed to confirm a correlation between 
  142. EMF exposure and health was funded by industry groups that 
  143. have a financial stake in the outcome of the research. 
  144. Critics have challenged the credibility of some of the 
  145. research for that reason. Moreover, epidemiological research 
  146. only reveals health patterns; it does not prove what caused 
  147. those health patterns. If electrical workers have an 
  148. abnormally high rate of certain cancers, that may result 
  149. from their occupation--or it could result from something 
  150. else. In short, the work of epidemiologists shows 
  151. correlations without proving causation. That raises 
  152. troubling questions without providing definitive answers. 
  153.  
  154.      Responding to the questions raised by epidemiologists, 
  155. a number of medical researchers have launched laboratory 
  156. based studies of the effects of EMFs on living tissue. There 
  157. has been an explosion of knowledge about molecular biology 
  158. and the related field of genetics in recent years, and one 
  159. of the focal points of this research has been the role of 
  160. electromagnetic signals at the molecular level. Among other 
  161. things, there have been studies suggesting that certain 
  162. types of electromagnetic fields may alter the body's genetic 
  163. makeup, causing chromosome damage. 
  164.  
  165.      It is also known now that some EMFs may disrupt the 
  166. flow of vital chemical and electrical signals between cells 
  167. in the human body. EMFs appear to alter the passage of 
  168. chemical and electrical signals through the cell membrane 
  169. (the thin layer of material that covers each cell). This has 
  170. caused some scientists to conclude that EMFs may sometimes 
  171. affect the work of the body's immune system in fighting 
  172. cancer. 
  173.  
  174.      If the body's cancer-fighting T-cells fail to detect 
  175. that a particular cell has become cancerous because cell-to-
  176. cell communication is disrupted by EMFs, that would increase 
  177. the risk of a tumor developing. There is also laboratory 
  178. research indicating that EMFs may inhibit the body's cancer-
  179. fighting ability in other ways. 
  180.  
  181.      Researchers have found that certain EMFs reduce the 
  182. activity of messenger enzymes called protein kinases and 
  183. also affect the way cell growth is regulated. There is also 
  184. evidence, now confirmed through research in several 
  185. countries, that EMFs sometimes work together with cancer-
  186. promoting chemicals to increase the risk of cancer beyond 
  187. that associated with either the chemicals or EMFs alone. 
  188.  
  189.      EMFs also appear to change the body's rate of 
  190. production of certain hormones that have cancer-inhibiting 
  191. effects, such as melatonin. Some studies have found that 
  192. persons sleeping under electric blankets have lower-than-
  193. normal levels of melatonin production when the blanket is 
  194. operating, but their melatonin production returns to normal 
  195. when the blanket is switched off. Some scientists think the 
  196. effect of EMFs on melatonin production may explain many of 
  197. the apparent health effects of exposure to low-level fields. 
  198.  
  199.      As with the epidemiological studies, laboratory 
  200. research has raised questions and stirred controversy. Some 
  201. laboratory studies have been difficult to replicate: Other 
  202. researchers have not always observed the same results when 
  203. they attempted to repeat some experiments. There appear to 
  204. be other variables that affect the outcome of research on 
  205. the biological effects of EMFs. 
  206.  
  207.      For example, there is evidence that low-level EMFs have 
  208. significant biological effects only at certain frequencies 
  209. and intensities--and not at other frequencies or 
  210. intensities. There is a general rule about toxic and cancer-
  211. causing chemicals: If some is bad, more is worse. That rule 
  212. may not necessarily apply to EMFs, however: Some studies 
  213. have detected biological effects of low-level EMFs--but not 
  214. when the field is stronger. 
  215.  
  216.      There are also studies showing health effects at certain 
  217. frequencies but not at adjacent frequencies. And there are 
  218. studies suggesting that a radio signal modulated by certain 
  219. low frequencies, or a signal that is keyed or pulsed, has 
  220. more harmful effects than an unmodulated, steady carrier. 
  221. Scientists call these kinds of phenomena window effects, and 
  222. they greatly complicate any attempt to understand the 
  223. relationship between EMFs and health. 
  224.  
  225.      There is an unfortunate footnote to this research on 
  226. window effects: Much research seems to indicate that there 
  227. is a window at 50 or 60 Hz--the exact frequency of the 
  228. electric energy traveling through millions of miles of in-
  229. home wiring in the US and many other countries: EMFs at 
  230. higher and lower frequencies may not have the same health 
  231. effects as 60-Hz fields. And yet, the financial and 
  232. technical obstacles that would stand in the way of changing 
  233. the frequency of ordinary household ac current--should that 
  234. prove to be desirable--are staggering. 
  235.  
  236.  
  237. Safe Operating Practices
  238.  
  239.      After reading this far, if you are uncertain about the 
  240. possible health effects of EMFs, you're not alone: The 
  241. scientific community itself does not agree about this issue. 
  242. In fact, medical doctors, biologists, physicists and other 
  243. scientific researchers are engaged in an intense, sometimes-
  244. emotional debate about the health effects of EMFs. There is 
  245. a computer bulletin board system for scientists concerned 
  246. about this issue; messages posted there range from esoteric 
  247. discussions of these complex issues to personal attacks on 
  248. some scientists who espouse views not shared by others! 
  249.  
  250.      If the experts don't always agree, how can the rest of 
  251. us know what is safe and what isn't? The American National 
  252. Standards Institute (ANSI), a private body that sets 
  253. voluntary standards for industry, has had guidelines for 
  254. exposure to EMFs for many years. In fact, the ANSI 
  255. guidelines have been revised downward repeatedly to reduce 
  256. the recommended safe levels of EMF exposure. 
  257.  
  258.      ANSI adopted its latest guidelines in 1992, but many 
  259. health scientists have questioned whether even the newest 
  260. guidelines are adequate to protect public health. Recently, 
  261. the Environmental Protection Agency publicly questioned the 
  262. adequacy of the 1992 ANSI standards in an official statement 
  263. to the Federal Communications Commission. 
  264.  
  265.      Some scientists challenge the newest ANSI standard on 
  266. several grounds. For one thing, it's primarily intended to 
  267. prevent exposure to EMFs strong enough to cause thermal 
  268. effects, not exposure to weaker EMFs that may cause athermal 
  269. effects. Nor does the ANSI standard take into account the 
  270. effects of modulation. And the ANSI standard applies only to 
  271. RF energy, not to low-frequency EMFs that are so central to 
  272. public debate these days. 
  273.  
  274.      There is no generally accepted standard in America for 
  275. exposure to the low-frequency fields produced by power lines 
  276. or home appliances. And in general, there is considerable 
  277. uncertainty about what level of electromagnetic energy 
  278. should be considered safe. 
  279.  
  280.      Another problem is that RF fields are difficult to 
  281. measure. The price of a professional quality RF power 
  282. density meter runs well into four figures, and low-cost 
  283. meters for home use are often grossly inaccurate. Even the 
  284. best meters may not be accurate in the near field, the area 
  285. close to an antenna where the potential for hazardous RF
  286. energy levels is greatest. 
  287.  
  288.      Field strengths can be calculated using mathematical 
  289. formulas, but that, too, fails to take into account the 
  290. random hot spots that often exist in the near field. 
  291. Fortunately, the low-frequency fields from power lines and 
  292. appliances are easier to measure than RF power densities. 
  293.  
  294.      If there is no consensus about safe energy levels, and 
  295. if EMFs are difficult to measure, what can we do to 
  296. minimize the potential health hazards of EMFs? 
  297.  
  298.      Several years ago, Professor M. Granger Morgan of 
  299. Carnegie Mellon University offered a simple proposal: 
  300. practice prudent avoidance. Dr Morgan said we should avoid 
  301. unnecessary exposure to EMFs as a common-sense response to 
  302. potential--but not yet proven--health hazards. He didn't 
  303. suggest that we all abandon our electric appliances and go 
  304. off to live in the woods in cabins without electricity, but 
  305. he did suggest that we minimize exposure to EMFs when it's 
  306. practical to do so. 
  307.  
  308.      He said, in essence, to avoid electromagnetic fields 
  309. strong enough that they may have adverse health effects. The 
  310. League has adopted Dr Morgan's approach: The RF safety 
  311. sections of major ARRL publications urge radio amateurs to 
  312. practice prudent avoidance wherever possible. 
  313.  
  314.      Which amateur operating practices are clearly safe, and 
  315. which ones might be hazardous? Here are some suggestions 
  316. based on guidelines developed by the League's Bio-Effects 
  317. Committee: 
  318.  
  319.      * Transmitting antennas should be mounted well away 
  320. from living areas. If medium or high transmitter power (100 
  321. watts or more) is to be used, antennas should be mounted on 
  322. a mast or tower at least 35 feet above any populated area if 
  323. possible. The FCC/EPA study indicated that with an antenna 
  324. that high, there is little RF energy where people are. 
  325.  
  326.      Because feed lines can radiate in some cases, when 
  327. installing open-wire line (or even coaxial cable if the SWR 
  328. on the line is high), it's best to route it away from areas 
  329. where people will be spending a lot of time.
  330.  
  331.      * When using a ground-mounted or mobile antenna, be 
  332. careful not to transmit when anyone is near the antenna. A 
  333. good rule of thumb is to avoid transmitting when anyone is 
  334. within three feet of a car-mounted 2-meter FM whip if you're 
  335. using a typical 25-watt transceiver. With a 100-watt 
  336. amplifier, don't transmit when anyone is within five or six 
  337. feet of a whip antenna. If you're using a beam antenna and 
  338. 100 watts or more, follow the 35-foot rule: Don't transmit 
  339. when anyone is within 35 feet of the front of the antenna 
  340. (the direction where the antenna is pointed). It may be safe 
  341. to transmit when people are a little closer to the antenna 
  342. if everyone is below it or behind it, not in front of it. 
  343.  
  344.      * Exercise particular care when using indoor antennas, 
  345. including those mounted in attics, because in some 
  346. situations they can generate substantial RF fields. As much 
  347. as possible, try to locate indoor antennas as far from 
  348. people as possible. Use low power (10 watts output or less), 
  349. and keep your transmissions short when someone might be near 
  350. the antenna. 
  351.  
  352.      * Never use a power amplifier that has its metal cover 
  353. removed. The cover provides shielding, keeping the RF energy 
  354. inside the unit--not out in the room. 
  355.  
  356.      * If you're going to experiment with UHF or microwave 
  357. equipment, or do moonbounce communications, discuss your 
  358. installation with experienced operators before getting on 
  359. the air. UHF and microwave antennas and waveguides--as well 
  360. as high-gain moonbounce antennas--may produce hazardous 
  361. levels of RF energy and must be installed carefully so that 
  362. no person is in the line of fire. Never look into an 
  363. activated waveguide or stand in front of a high-gain VHF-UHF 
  364. antenna when the transmitter is on. 
  365.  
  366.      * When using a hand-held transceiver, use the lowest 
  367. power possible and keep the antenna as far from your head as 
  368. possible. Within the scientific community, there is 
  369. disagreement about the safety of "handy talkies." Most hand-
  370. helds have been exempt from the ANSI standard because their 
  371. power output is too low to produce significant whole-body 
  372. heating. However, there is growing evidence that even one- 
  373. or two-watt hand-held radios may produce significant EMFs 
  374. within the user's head, with possible health effects that 
  375. are not yet fully understood. (The potential for a health 
  376. hazard is greatly reduced when a hand-held radio is used in 
  377. its low-power position, with only a fraction of a watt of 
  378. output power.) 
  379.  
  380.      * Be aware that low-frequency fields exist in your 
  381. home. If possible, avoid being within 24 inches of any 
  382. electric motor or power transformer while it is turned on. 
  383. Hair dryers, ac-operated hand drills and other electric 
  384. devices that are held close to the body when in use often 
  385. expose users to stronger EMFs than those produced by Amateur 
  386. Radio equipment. Nevertheless, it is a good idea to stay 
  387. about 24 inches away from the fans and power transformers 
  388. found in high-power amplifiers and 12-volt power supplies, 
  389. for example. 
  390.  
  391.  
  392. Further Information
  393.  
  394.      The issue of electromagnetic fields and health is as 
  395. complex as it is controversial. It isn't possible to cover 
  396. this topic fully in a short article such as this one. A more 
  397. detailed and technically-oriented treatment of the subject 
  398. appears in the "RF safety" sections of current editions of 
  399. The ARRL Handbook and The ARRL Antenna Book. The 
  400. bibliography there lists some of the major scientific works 
  401. in this field. 
  402.  
  403. Wayne Overbeck, N6NB, holds PhD and JD degrees and is a 
  404. Professor of Communications at California State University, 
  405. Fullerton. He is a member of the ARRL Bio-Effects Committee, 
  406. and first became interested in this subject because his own 
  407. operating activities--VHF DXing and contesting with high 
  408. power portable stations on mountaintops--require special 
  409. precautions to minimize EMF exposure.
  410.  
  411.  
  412. Captions for Overbeck's Bioeffects article:
  413.  
  414. [Photos A and B go together]
  415.  
  416. PHOTOS A and B: This 3-element 6-meter beam is only a few feet above 
  417. N6NB's second-story hamshack. When the antenna is pointed toward 
  418. the operating position, fields in excess of ANSI standards were 
  419. measured were measured in the shack on a laboratory-grade hazard 
  420. monitor. The transmitter power output was set to 900 watts.
  421.  
  422.  
  423. PHOTO C: Dr Robert Cleveland (FCC) and Ed Mantiply (EPA) measure 
  424. RF fields generated by a hidden wire antenna at a condominium 
  425. complex. When local restrictions force hams to use indoor or 
  426. hidden antennas, extra safety measures should be taken.
  427.  
  428.  
  429. [photos D and E go together]
  430.  
  431. PHOTOS D and E: Many home appliances produce strong low-frequency 
  432. electromagnetic fields. The 60-Hz field generated by this hand 
  433. drill, for example, is in excess of 1200 milliGauss. In contrast, 
  434. the field 12 inches in front of the 1-kW Amateur Radio amplifier 
  435. is about 10 mG. The main sources of 60-Hz fields in ham gear are 
  436. power transformers and cooling fans.
  437.  
  438.