5. Биологическое влияние электромагнитного поля на человека и окружающую среду

5.1. Общие положения

Биологическое воздействие на человека электромагнитными полями оказывают все радиотехнические и электрические устройства и установки. Однако, как показывают исследования, наиболее неблагоприятное воздействие на здоровья человека оказывают электроэнергетические установки, устройства СВЧ и, в значительной степени, компьютеры.

В процессе эксплуатации электроэнергетических установок – открытых распределитель­ных устройств (ОРУ) и воздушных линий (ВЛ) электропередачи сверх– и ультравысокого напряжений (330 кВ и выше) было отмечено ухудшение состояния здоровья персонала, обслужива­ющего указанные установки [11].

Специальные наблюдения и исследования, проведенные в России и за рубежом, подтвердили обоснованность этих жалоб и установили, что фактором, влияющим на здоровье обслуживающего персонала, является электромагнитное поле, возникающее в пространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок.

Интенсивное электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой системы, а также периферического кровоснабжения. При этом наблюдается повышенная утомляемость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, сопровождающихся сердцебиением и аритмией, и т.п.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле.

Электромагнитное поле можно рассматривать как состоящее из двух полей: электрического и магнитного. Можно также считать, что в электроустановках электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а магнитное при прохождении тока по этим частям.

Допустимо также считать, что при малых частотах, в том числе при промышленной частоте (50 Гц) электрическое и магнитное поля не связаны между собой и поэтому их можно рассматривать раздельно, как и оказываемое ими влияние на биологические объекты.

Напряженность электрического поля, как показали измерения на территории и вблизи воздушных линий электропередачи ВЛ-330 кВ и выше, достигает 25 кВ/м и более. При таких напряженностях резко усиливаются отрицательные воздействия поля на живую ткань. Поэтому действующие нормы, исходя из условий безопасности, ограничивают персоналу продолжительность работы в течение дня при напряженности электрического поля Е_ПДУ = 5 кВ/м.

Исследования также показали, что в любой точке электромагнитного поля, возникающего в электроустановках промышленной частоты, поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля. Вместе с тем измерени­ями в реальных условиях было установлено, что напряженность магнитного поля в рабочих зонах открытых распределительных устройств (ОРУ) и воздушных линий напряжением 330 кВ и выше не превышает 50 – 60 А/м, в то время как вредное действие магнитною поля на биологические объекты проявляется при на­пряженности во много раз большей. Лишь в отдельных случаях, например, вблизи реакторов, напряженность магнитного поля может достигать 400 – 500 А/м, а при работах под напряжением на ВЛ 500–750 кВ напряженность магнитного поля на поверхности провода, которого касается работающий, может достигать еще больших значений.

На основании указанных обстоятельств был сделан вывод, что отрицательное действие на организм человека электромаг­нитного поля промышленной частоты обусловлено электрическим полем, магнитное же поле оказывает незначительное биологи­ческое действие и в практических условиях, например, в электроэнергетических установках, им можно пренебречь.

Поскольку механизм биологического действия электрического поля на организм человека изучен недостаточно, то предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит вследствие рефлекторного действия поля, и тормозной эффект это результат прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг, особенно чувствительны к воздействию электрического поля. Предполагается также, что основным материальным факто­ром, вызывающим указанные изменения в организме, является индуцируемый в теле ток, а влияние самого электрического поля значительно меньше.

В высокочастотных установках или в сфере их излучателей все элементы установок, по которым протекают токи, являются источниками излучения электромагнитных полей, неблагоприятно воздействующих на обслуживающий персонал. В зависимости от размеров излучателя, рабочей частоты и от места нахождения оператора относительно источника поля работающий может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне – воздействию сформированной электромагнитной волны.

Воздействие электрического, магнитного, электромагнитного полей может быть изолированным (от одного источника), суммарным (от двух и более источников одного частотного диапазона), смешанным (от двух и более источников различных частотных диапазонов) и комбинированным (в случае одновременного действия какого-либо другого неблагоприятного фактора).

Человек подвергается тепловому и нетепловому воздействию электромагнитного поля. Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека за счёт появления токов проводимости в тканях, характеризуемых ионной проводимостью [12], и за счет переменной поляризации диэлектрика тела [13] (хрящи, сухожилия и т.п.).

Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте) и потере зрения. Это характерно для волновой зоны и СВЧ – облучения при плотности потока энергии более 10 мВт/см .

Длительное хроническое действие радиоволн умеренной интенсивности, не дающее явного теплового эффекта, может вызвать функциональные изменения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой системе, а также гормональные сдвиги и нарушение обменных процессов [13, 17–20]. В связи с этим могут появиться головные боли, быстрая утомляемость, ухудшение самочувствия, понижение или повышение артериального давления, нервно-психические расстройства. Возможны трофические расстройства: похудение, выпадение волос, ломкость ногтей, изменения в составе периферической крови. На ранней стадии эти явления носят обратимый характер, более выраженные изменения могут привести к стойкому снижению работоспособности. При длительном воздействии электромагнитного поля происходит либо физиологическая адаптация, либо ослабление иммунологических реакций.

Следует отметить, что электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля линий электропередачи у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля. У растений распространены аномалии развития – часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей и т.д.