7. Лазерное излучение

Лазерное излучение (ЭМИ с частотами от 3010¹¹до 1,510¹⁵ Гц) генериру­ют оптические квантовые генераторы (ОКГ) – лазеры. Лазерное излучение (ЛИ) – это узкий нефокусированный или фокусированный световой поток, сосредо­точенный в основном в видимой области длин волн, а также в инфракрасной области длин волн и ультрафиолетовой. Специфи­ческими свойствами ЛИ являются острая направленность, монохроматичность (одноцветность), большая мощность, достигающая сотен джоулей. Нефокуси­рованный луч имеет ширину 1-2 см, фокусированный – 1-0,01 мм и менее.

Биологическое действие ЛИ возникает вследствие поглощения организмом тепловой энергии лазера, что приводит к ожогам кожи. Особенно сильно вли­яет ЛИ нa глаза. При работе с лазерами большой мощности возможно повреж­дение внутренних органов и мозга. ЛИ может вызвать изменения в деятельно­сти сердечно-сосудистой системы. При работе с ОКГ опасно нe только пря­мое, но и отраженное ЛИ. В механизме биологического воздействия лазерно­го луча, кроме теплового эффекта, имеет значение и ряд других факторов. При обслуживании ОКГ, кроме излучений, на работающих могут влиять постоян­ный или импульсный шум интенсивностью до 120 дБ, пони-женное содержа­ние кислорода в воздухе или повышенное содержание азота, а также токсичес­кие вещества (нитробензол, сероуглерод).

Лазерное излучение нормируется ГОСТ 12.1.040-83, контро-лируется ГОСТ 12.1.031-81[14, 15].

Защитные мероприятия включают в себя экранирование ОКГ, применение дистан­ционного управления процессом: использование телевизионных систем; сведение к минимуму отражающих поверх­ностей оборудования и стенок. Работа выполняется при общем ярком освеще­нии. Размещают лазер только в специальном помещении, дверь которого дол­жна иметь блокировку. На входную дверь наносят знак лазерной опаснос­ти. При эксплуатации лазеров должен производиться периодический дозимет­рический контроль (не реже одного раза в год). В качестве СИЗ применяют специальные противолазерные очки, спецфильтры, защищающие глаза опера­тора, щитки, маски, технологические халаты и перчатки.

8. Сотовые телефоны

Споры об опасности электромагнитного излучения мобильных телефонов ведутся уже более десятка лет. На каждое исследование, доказывающее, что использование сотового телефона может нанести вред здоровью, появляется опровержение, подготовленное не менее авторитетными учеными.

Несколько лет назад американский медик Джошуа Мускат обнародовал результаты исследований 466 случаев рака, которые показали, что более высокий риск развития опухоли головного мозга – с той стороны головы, где человек держит сотовый телефон. Производители телефонов немедленно развернули программу исследования 1600 больных, чтобы опровергнуть данные доктора Муската.

В конце 1999 года компания Sony Electronics Inc. была вынуждена отозвать 60 тысяч сотовых телефонов, которые могут не соответствовать стандартам безопасности на электромагнитное излучение, установленным Федеральной комиссией (FCC) США. Реакция производителей была и вовсе неожиданной – они предложили увеличить предельно допустимый уровень излучения. Представитель фирмы Nokia доктор Вели Сантомаа заявил, что зафиксированные превышения норм электромагнитного облучения относят к области уха, а ухо не является жизненно важным органом, его задача – просто направлять звук к внутренним частям слухового аппарата, поэтому ухо не надо защищать так же тщательно, как мозг. Эту сомнительную идею поддержали представители других компаний.

Практика показывает, что ухо не единственный орган, на который воздействует излучение. Недавно вся Швеция обсуждала два случая, когда люди потеряли зрение в результате интенсивного использования сотовых телефонов. Обычно такие единичные случаи не принимаются во внимание производителями. Однако отмахнуться от данных доктора Леннарда Харделла из медицинского центра шведского города Эрбо было трудно. Ученый в течение трех лет обследовал шестьсот пациентов. Статическая разница между раковыми больными, использовавшими и не использовавшими ранее сотовый телефон, небольшая. Зато достоверно установлена связь между расположением сотового телефона возле головы и местом возникновения опухоли – она практически всегда возникала с той стороны, где больной обычно держал телефон. Это дало основание сделать вывод об увеличении степени риска онкологического заболевания.

В результате скандал с сотовыми телефонами перенесся в шведский парламент. Члены Законодательного собрания призвали производителей информировать пользователей об уровне электромагнитного поля, излучаемого сотовыми телефонами. Круг «мобилизованных» людей расширяется, мобильные телефоны часто используют дети, подростки, больные люди. А результаты исследований не дают однозначных ответов о последствиях облучения для здоровья. По этой причине потребитель должен иметь возможность выбора наименее излучающих телефонов.

Ну а пока производители не начали указывать на своих телефонах уровни излучения, это делают за них общества потребителей. По заказу швейцарского общества потребителей ученые провели изме-рения электромагнитного излучения наиболее популярных марок сотовых телефонов (табл. 8.1). Значения указаны в виде величины удельной поглощенной мощности, приведенной к единице массы тела SAR – (specific absorption ratio) в ваттах на килограмм (Вт/кг). Это помогает ориентироваться в относительном уровне излучаемого поля, но не дает возможности точно определять безопасность, поскольку SAR не учитывает долговременные эффекты облучения, а нормативы разных стран могут существенно отличаться.

Таблица 8.1

Излучение различных моделей радиотелефонов

Фирма – производитель	Модель	SAR, Вт/кг
Мotorola	Star Tac 130	0,10
Nokia	Nokia 8810	0,22
Мotorola	Star Tac 130, антенна выдвинута	0,38
Sony	CMD-C1	0,55
Ericson	S828	0,77
Sony	SMD-Z1	0,88
Panasonic	EB G500	0,98
Philips	Savy	1,11
Nokia	3110	1,24
Siemens	C 25	1,33
Мotorola	V 3688	1,58
Bosch	GSM 908	1,59

В табл. 8.2-8.3 приведены предельные уровни излучений для телефонов различных фирм-производителей в зависимости от рабочего диапазона и расстояния от головы пользователя.

Сравнительные характеристики излучения на рабочих

диапазонах телефонов для разных стран

NMT (аналоговый) 450 МГц	GSM (цифровой) 900 МГц	GSM (цифровой) 1800 МГц
225 мкВт/см2	450 мкВт/см2	900 мкВт/см2
2 Вт/кг	2 Вт/кг	2 Вт/кг

Таблица 8.2

Удельно-поглощаемая мощность SAR, мкВт/см², на рабочих

диапазонах для телефонов различных производителей

Производитель	NMT- 450 МГц/ SAR	GSM - 900 МГц/ SAR
Мotorola	0,6	0,25
Nokia	1,2	0,33
Sony	3,2	0,88
Philips	3,8	1,03
Bosch	4,8	1,3

Таблица 8.3

Зависимость интенсивности излучения сотового телефона от расстояния относительно головы пользователя

Фирма	Частота, МГц	Расстояние 5 см, мкВт/см2	Расстояние 20 см, мкВт/см2
Nokia	450	1400	700
Мotorola, Ericson	900	106	26
Мotorola, Ericson	1800	40	8

Например, европейские нормативы устанавливают предельно допустимый уровень 2 Вт/кг, а для российских гигиенических нормативов параметром электромагнитного поля для мобильных телефонов является среднее значение плотности потока энергии, а его предельно допустимый уровень составляет для персонала – 200 мкВт · ч/см², для пользователей – 100 мкВт/см², а для населения, живущего возле станций, – 10 мкВт/см² [16, 17]. По разным стандартам этот российский норматив для пользователей соответствует SAR от 0,44 до 0,88 Вт/кг, но не более. Отсюда следует, что большинство моделей не соответствует требованиям российских нормативных документов.

Развитие средств коммуникации требует детального исследования их воздействия на организм человека. Особое место в ряду данных технических систем занимает сотовая связь. В частности, расположение антенны подвижного средства связи, работающего в режиме приема-передачи вблизи жизненно важных органов человека – пользователя персональным средством связи, повысило опасность влияния электромагнитного излучения. Проблема недостаточно исследована. Нет достоверных статистических данных по электромагнитному воздействию на организм человека. Прямые же экспериментальные измерения представляют определенную опасность для здоровья. В этих условиях корректное моделирование проблемы и использование расчетных данных могут сыграть значительную роль в решении этого вопроса.

В работе [18] уделено особое внимание электродинамическому взаимодействию между антенной радиотелефона в виде электрического вибратора и моделью головы человека. Такая модель построена на основе анатомических данных и представляет собой квазисферическое тело диаметром около 20 см, состоящее из шести основных слоев тканей: кожного покрова, жировой прослойки, костной части, твердой мозговой оболочки (dura), прослойки цереброспинальной жидкости (CSF), мозга. Средний удельный вес материала 1000 кг/м³, каждый слой характеризуется комплексной диэлектрической проницаемостью, величина которой зависит от частоты.

Сравнительная оценка поглощенной мощности ведется по величине удельного коэффициента поглощения (SAR, Вт/кг), который учитывает не только интенсивность электрического поля, но и характеристики материала слоев модели.

SAR = σ‌‌‌‌ ‌‌‍‌| Е |² / 2ρ , (8.1)

где Е – напряженность электрического поля;

σ – проводимость вещества слоя модели;

ρ – удельная плотность вещества слоя.

На рис. 8.1 приведены графики, характеризующие распределение SAR по описанной выше шестислойной модели головы человека для наиболее распространенных частотных диапазонов подвижных средств связи.

Рис. 8.1. Распределение SAR по слоям модели: ♦ – NMT-

450 МГц; ■ – GSM-900 МГц; ▲– GSM-1800 МГц

Как видно из рисунка, для всех диапазонов частот, наибольшее значение SAR наблюдается в области первого слоя структуры (кожный покров). Кроме того, с увеличением рабочей частоты можно отметить уменьшение уровня как SAR, так и напряженности электрического поля для внутренних слоев структуры.

Для достижения надежной связи в каждой точке пространства операторы связи стремятся путем применения ретрансляционных передатчиков максимально увеличить напряженность электромагнитного поля в используемом диапазоне частот. Каждый владелец радиотелефона фактически постоянно носит с собой источник излучения с непрогнозируемыми режимами облучения, вредного влияния которого на человека становится известно все более и более. В настоящее время выявлены два основных направления вредного влияния сотового телефона на человека: тепловое воздействие и влияние на электрические процессы в мозге.

В результате теплового воздействия (более 10 мкВт/см²) возможны нарушения работы различных органов человека (помутнение хрусталика глаза, нарушение функционирования отделов среднего уха и др.). Для того чтобы не допустить этого, согласно требованиям Госсанэпиднадзора допустимый уровень облучения пользователя сотового телефона не должен превышать 100 мкВт/см². Реально же зафиксированные уровни излучения превышают указанный норматив в несколько тысяч раз. Зафиксированный средний уровень плотности потока мощности для различных аппаратов составил 0,2-0,5 Вт/см². Заметим, что это примерно в 10 раз больше, чем плотность теплового потока Солнца в ясный день на широте Москвы.

Как показали исследования, проведенные на кафедре квазистатической электроники физического факультета МГУ, во время разговора по мобильному телефону мозг пользователя подвергается «локальному» перегреву. В ткани головного мозга имеются микроскопические участки повышенной проводимости. Они способны поглотить довольно большую дозу ЭМИ, в результате чего происходит тепловой перегрев, который может привести к paку мозга. Это подтвердили экспериментальные исследования на животных. При увеличении доз высокочастотного облучения в их мозгу образовывались буквально «сваренные» участки. При использовании же телефона с пиковой мощностью 2 Вт и рабочей частотой 900 МГц напряженность поля в головном мозге составляет от 120 до 230 мкВт/см².

В соответствии с [16] Минздрав РФ официально рекомендовал некоторые ограничения по использованию сотовых телефонов. В частности, его п. 6.9 гласит:

«В целях защиты населения – пользователей подвижных станций радиосвязи – рекомендуются следующие мероприятия:

– максимально возможно сократить время пользования мобильной радиостанцией;

– ограничить возможность использования подвижных радиостанций лицами, не достигшими 18 лет, женщинами в период беременности, людьми, имеющими имплантированные водители ритмов».

Практические рекомендации владельцам радиотелефона:

– при использовании сотового телефона принимать меры по ограничению воздействия электромагнитного поля, а именно ограничить продолжительность разговоров (продолжительность однократного разговора – до 3 мин), максимально увеличить период между двумя разговорами (минимально рекомендованный – 15 мин), преимущественно использовать сотовые телефоны с гарнитурами и системами «свободные руки» («handsfree»);

– не держать включенный телефон перед глазами, самое безопасное положение для него у уха;

– в автомобиле и на даче пользоваться выносной антенной.