Ю.Е.СЕДЕЛЬНИКОВ - Электромагнитная совместимость

тенсивность поля порядка 400Вт/ м2 является смертельной для со­ бак, а величина порядка 50Вт/ м2 считается максимальной, при превышении которой в их организмах возникают необратимые из­ менения. Различие воздействия ЭМП различных частотных диа­ пазонов, безусловно, имеет место в отношении конкретного прояв­ ления эффектов: при более высоких частотах происходит наиболь­

шее поражение слизистых оболочек и кожных покровов, а при ме­

нее высоких вследствие большей глубины проникновения — внут­

ренних органов.

Электромагнитные поля средней интенсивности. Диапазон СВЧ и более низкочастотные диапазоны. Многочисленные опыты на животных, а также результаты многолетних гигиенических наблю­ дений лиц, подвергающихся по роду деятельности электромагнитным воздействиям, позволяют установить значительное количество фак­ тов проявления биологических эффектов. Зафиксированы многочис­ ленные факты, свидетельствующие о проявлениях эффектов угнета­

ющего типа; в частности и у человека, и у животных зафиксированы

различные функциональные нарушения: нервные расстройства, сни­ жение эмоционального статуса, ухудшение памяти, снижение скоро­ сти реакции и т.д. Наблюдались также нарушения сердечно-сосудис­ той системы - аритмия, сосудистые реакции. Следует подчеркнуть, что указанные нарушения у человека, как правило, наблюдались при интенсивности электромагнитного поля более 10... 15 мВт/см2 (100 Вт/м2), а у мелких подопытных животных (крыс, кроликов) - порядка 1 мВт/см2. Существует предположение, что эффекты влия­ ния ЭМП на ход процессов жизнедеятельности часто имеют в своей основе не столько «поломки» в органах и системах, сколько срывы процессов адаптации организмов к изменяющимся внешним услови­ ям. Это предположение подтверждается рядом серьезных исследова­ ний на подопытных животных и результатами наблюдений персона­ ла радиолокационных станций.

Вместе с тем, ряд исследований отмечает наличие стимулиру­ ющих эффектов воздействия электромагнитных полей УВЧ- и СВЧдиапазонов. В частности, установлено стимулирующее действие СВЧоблучения на развитие новообразований и лейкозов. Также отмеча­ лись факты эндокринных нарушений, проявляющихся в уско­ ренном половом созревании подопытных животных. Наконец,

271

к числу достоверно установленных относится факт стимуляции по­ севных свойств семян различных сельскохозяйственных растений. (Подтверждением является документ, выпущенный Министерством сельского хозяйства РФ: «Методические указания по обработке семян сельскохозяйственных культур электромагнитными полями СВЧ-диапазона» М.: Минсельхоз, 1992).

Подчеркнем еще раз, что значительная часть достоверно на­ блюдавшихся эффектов как стимулирующего, так и угнетающего (ингибирующего) характера по отношению к человеку, наблюда­ лась при интенсивности электромагнитного поля не менее величи­ ны 1...10 мВт/см2. В то же время-имеются многочисленные факты жалоб населения на «вредное» влияние электромагнитных полей, создаваемых базовыми станциями мобильной связи, передатчика­ ми радио и телевидения и т.д. при объективно фиксируемых уров­ нях электромагнитного поля, меньших на 2...3 порядка. В боль­ шинстве подобных случаев истинная соматическая вредность воз­ действия электромагнитных полей оказывается значительно мень­ шей, чем психологические последствия гиперболизации опаснос­ ти их .*воздействия Иными словами, во многих случаях результа­ ты негативного влияния электромагнитных полей низкой и сред­ ней интенсивности являются следствием самовнушения.

Низкоинтенсивные электромагнитные поля. Диапазон СВЧ и более низкочастотные диапазоны. К настоящему времени не име­ ется объективных свидетельств возникновения эффектов воздей­ ствия низкоинтенсивных электромагнитных полей диапазона СВЧ и менее высокочастотных, если плотность потока мощности не превышает нескольких десятков мкВт/см2 (П < 0,5...0,1 Вт/м2). Указанные предельные значения принимаются как безопасные уровни, соответствующие отсутствию негативных воздействий на человека.

Определение пороговых значений интенсивности электромаг­ нитного поля, соответствующих безопасности человека, имеет исключительно важное значение. Тем не менее, несмотря на мно­ гочисленные результаты проведенных исследований, вопрос нельзя считать закрытым, так как невозможно:

"Давыдова Б.И. Радиоизлучения и микроволны: радиационная безопасность оператора// Космические исследования. Т. 24. 1986. С. 453-465.

272

-провести непосредственные экспериментальные исследова­ ния в больших и неоднородных по составу группах людей;

-судить о результатах воздействия при наблюдении их ре­ зультатов на относительно коротких временных интервалах, по­ тому что возможные отдаленные результаты (через несколько по­ колений) остаются вне возможностей для изучения;

-отделить в результатах наблюдений эффекты влияния элек­ тромагнитных полей от влияния других и притом многочислен­ ных, техногенных факторов.

Поэтому при определении уровней электромагнитных полей, соответствующих безопасности человека, приходится опираться на косвенные, менее точные методы, в том числе опыты на живот­ ных. В результате проведенных исследований специалистами ус­ тановлены предельные уровни электромагнитных полей для раз­ личных диапазонов частот и групп населения.

Указанные величины закреплены, в частности, в националь­ ном нормативном документе: «Электромагнитные излучения ра­ диочастотного диапазона. Санитарные правила и нормы». СанПин 2.2.4//2.1.8.056-96. М.: Госкомсанэпиднадзор. 1996. Нор­ мативы безопасности включают два вида показателей - для населе­ ния и лиц, по роду профессиональной деятельности связанных с элек­ тромагнитными излучениями. В первом случае нормы безопаснос­ ти устанавливают предельные значения напряженностей электри­ ческого и магнитного полей для различных частотных диапазонов (рис. П4). Во втором случае - предельные значения их в зависимос­ ти от диапазона частот и продолжительности воздействия, а также предельно допустимые уровни при кратковременном (менее пяти минут) воздействии. В порядке справки на рис. П5 приведены дан­ ные о предельно допустимых уровнях ЭМ воздействий согласно нормативным документам РФ и рекомендациям *.ИРПА

Подчеркнем, что указанные уровни отражают достигнутый уровень знаний и не могут рассматриваться как истина в после­ дней инстанции. По мере расширения представлений о природе и

*ИРПА (International Radiation Protection Association) - Международная организация по защите от излучений, основанная с целью обобщения знаний об эффектах воздействия излучений различной природы на человека и выработки обоснованных нормативов безопасности.

273

результатах влияния электромагнитных полей на человека нормы электромагнитной безопасности могут, разумеется, пересматри­ ваться. В то же время сегодня не имеется серьезных данных, да­ ющих основания сомневаться в объективности существующих нор­ мативных показателей.*

Рис П4 Допустимые уровни напряженности электрического поля для населения ---------- - верхняя кривая - рекомендации ИРПА.

- - -------- согласно нормам России СанПин 2 2 4/2 1 8 056-96

Рис П5 Предельно допустимые уровни напряженности электрического поля

Воздействие ЭМП высокой интенсивности. Диапазон КВЧ.

К настоящему времени данные объективных исследований воздей­ ствия высокоинтенсивных электромагнитных полей на биологичес­ кие объекты практически отсутствуют. Однако учитывая общий характер тепловых эффектов электромагнитных воздействий

* Не считая, разумеется, мнений различного рода ясновидцев, основным и единственным источником знаний которых является миросозерцание и внечувственное восприятие.

274

на различные материалы, можно ожидать наличие органических

нарушений, связанных с выделением тепла в объекте облучения.

Основное отличие ЭМП КВЧ от низкочастотных полей будет про­ являться в глубине проникновения в биологические ткани и, соот­ ветственно. в характере поражения, захватывающем в основном поверхностные покровы биологических объектов.

Воздействие ЭМП средней интенсивности. Диапазон КВЧ.

Объективных данных о воздействии ЭМП средней интенсивности в настоящее время практически не имеется

Воздействие ЭМП низкой интенсивности Диапазон КВЧ.

Несмотря на то. что изучение низкоинтенсивных электромагнит­ ных воздействий ведет начало от 70-х годов XX века, к настояще­

му времени проведены обширные исследования, результатом ко­ торых является установление как объективной реальности суще­ ствования значительных биологических эффектов, соответствую­ щих воздействию на биологические объекты электромагнитных полей нетепловой интенсивности. Тепловое воздействие при этом практически отсутствует, действие электромагнитных полей име­ ет иной характер, природа которого пока не получила исчерпыва­ ющего объяснения Наблюдаемые факты влияния на биологичес­ кие объекты заключаются в том, что под влиянием электромаг­ нитных полей имеют место либо эффекты стимулирования тех или иных процессов жизнедеятельности, либо, напротив, эффекты уг­

нетения. В качестве примера на рис. П6 приведена эксперименталь­

ная зависимость уровня биомассы хлебопекарных дрожжей

Saccharomyces Cerevisiae в зависимости от частоты воздействую­ щего электромагнитного поля. Из приведенных данных хорошо заметно наличие стимулирующих и ингибирующих эффектов.

Уровень биомассы. % к контролю

54.47 53.67 53.87 54,07 54,27 Частота. ГТц

Рис П6. Зависимость уровня биомассы дрожжей Bacillus Subtilis от частоты ЭМП

275

Аналогичные эффекты - стимулирование процессов жизне­ деятельности установлено для различных биологических объектов: микроорганизмов, растений, животных и человека. Накопление опытных данных уже позволило использовать указанные биоло­ гические эффекты в практической деятельности*.

Ограничимся двумя примерами. Во-первых, группой отече­ ственных специалистов разработаны аппаратура и методики КВЧтерапии, ставшей обычной практикой большого числа лечебных заведений страны. За разработку основ КВЧ-терапии группа спе­ циалистов во главе с Н.Д. Девятковым удостоена в 2002 году Го­ сударственной премии РФ. Во-рторых, группой специалистов КГТУ-КАИ и организаций лесного хозяйства РТ разработана и внедрена в хозяйственную практику лесхозов РТ методика пред­ посевной обработки семян сосны и ели. Использование КВЧ-об- работки приводит не только к повышению всхожести семян, но и

кустойчивости молодых растений к инфекционным заболеваниям

инеблагоприятным погодным факторам.

Механизмы биологических эффектов воздействия слабых ЭМП КВЧ-диапазона к настоящему времени не получили исчер­ пывающего объяснения. Предполагается, что слабые электромаг­ нитные процессы оказывают управляющее влияние на процессы информационного обмена на клеточном уровне. Косвенным под­ тверждением этого предположения является то, что области час­ тот, для которых наблюдаются выраженные эффекты, соответству­ ют областям резонансного поглощения радиоволн атмосферой (кислород, водород, пары воды). Эти же вещества, как известно, являются химической основой всего живого.

Нетепловые (низкоинтенсивные) воздействия электромагнит­ ных полей на биологические эффекты имеют ряд специфических особенностей, отличающихся от эффектов, связанных с влиянием ЭМП СВЧ-диапазона. Во-первых, они проявляются при уровнях воздействующих электромагнитных полей, меньших на несколько порядков. В частности, стимулирующее воздействие на семена ра­

сследует отметить несомненный приоритет отечественной науки. Пионе­ ром серьезных исследований эффектов КВЧ-воздействий является академик Н.Д.Девятков, под чьим руководством указанные работы проводятся, начиная с 70-х годов XX века.

276

стений наблюдались при плотностях потока мощности, значи­ тельно меньших величины 10мкВт/см2, принимаемой за крите­ рий допустимости уровня электромагнитного поля. Интересно отметить, что в ряде случаев исследователям не удалось даже установить нижнюю границу интенсивностей полей, при кото­ рых наблюдаются биологические эффекты. С учетом гипотезы об информационном характере КВЧ-воздействий некоторые ав­ торы высказывают предположение о том, что пороговые уров­ ни имеют величину порядка уровня естественного электромаг­ нитного фона, составляющего для диапазонов непрозрачности атмосферы величину порядка 10~20 Вт/см2.

Вотличие от случаев воздействия электромагнитных полей бо­ лее низкочастотных диапазонов, для случаев КВЧ-облучения харак­ терна пороговая количественная зависимость достигаемого эффекта от продолжительности воздействия: эффект не наблюдается при ме­ нее продолжительном времени воздействия и практически не изменя­ ется при превышении времени обработки некоторого пороговым зна­ чением. Наконец, эффекты КВЧ-воздействий имеют резонансный ха­ рактер с чередованием полос частот, соответствующих эффектам сти­ муляции и угнетения (рис. П6).

Взаключение приходится констатировать, что сегодняшний уровень знаний о природе электромагнитных воздействий на био­ сферу, включая человека, явно недостаточен для формулировки окончательных выводов, касающихся результатов указанных воз­ действий. Не вызывают сомнения негативные эффекты, связанные

степловым воздействием ЭМП высокой интенсивности. Также не вызывают сомнения факты нарушений жизнедеятельности при менее интенсивных воздействиях. Наибольшие сомнения относят­ ся к определению безопасных уровней электромагнитных полей. Согласно принятой в РФ концепции безопасными являются воз­ действия такой интенсивности, при которых не наблюдается ка­ ких-либо биологических эффектов. Однако наличие или отсутствие эффекта воздействия определяется в рамках сегодняшних представ­ лений, как уже отмечалось, далеких от полной ясности. Поэтому следует ожидать, что по мере расширения знаний о природе и фак­ тах электромагнитных воздействий будут пересматриваться и нор­ мативные уровни безопасных электромагнитных полей.

277

В качестве примера можно привести следующий факт. Рядом исследований было установлено, что воздействие электромагнит­ ных полей УВЧ- и СВЧ-диапазонов приводит к большим биоло­

гическим сдвигам, если указанные поля промодулированы по ам­ плитуде низкочастотными сигналами. Это обстоятельство нашло отражение в нормативных документах США в виде рекомендации снижать допустимый уровень ЭМП при низкочастотной ампли­

тудной модуляции определенной глубины.

Приложение 2

Методика оценки затухания на радиотрассе

Методика, подробно изложенная в работах [1, 10], позволя­ ет произвести оценку затухания радиоволн, излучаемых и прини­

маемых изотропными антеннами, находящимися на высоте й/А. над поверхностью земли. Методы, на которых основана методика, име­ ют теоретико-эмпирический характер. Это означает, что первона­

чальные соотношения в моделях обоснованы теоретическими ис­ следованиями, а их упрощение с целью получения удобных теоре­ тических формул выполнено на основе экспериментальных дан­

ных. Модели содержат несколько эмпирических оценок, получен­ ных при анализе ограниченного числа результатов измерений. В методике рассмотрены две модели для расчета затухания на трас­ се распространения, которые различаются по значениям парамет­ ра й/А.: модель большого - Л/А. (например, 25) и модель малого зна­ чений й/А. (например, 0,5). В промежуточной области (значения й/А. равны нескольким единицам) используют обе модели. На основа­ нии сравнения расчетных и измеренных значений затухания в этом случае рекомендуется выбирать наибольшее из вычисленных зна­

чений. Модели учитывают не только дифракцию и тропосферное

рассеяние, но и распространение в пределах радиогоризонта.

• Модель большого значения h/X применима в диапазоне 40 МГц . . . 10 ГГц и выделяет три области, представляющие инте­ рес в задачах ЭМС: отражений (плоская земля), дифракции и тро­ посферного рассеяния

2,08 -108^

(П2.1)

103 - 3,754/

278

где d (км) вычисляется по формуле

(П2.3)

здесь Лип и Лрп - высоты расположения антенн источника помех

(в м); f - частота. МГц.

Расчетные формулы для границ областей дают следующие вы­

ражения:

- область отражений;

Вусловиях гористой местности авторы данной методики

вработах [1. 10] предлагают использовать константу не 91.8, а 48. Выражения для расчета потерь распространения имеют вид

Выражения (П 2.12) и (П 2.13) дают приемлемую для практики

точность, если расстояние не превышает 400 км, что вполне доста­ точно для большинства задач ЭМС. Однако если необходимо

279

повысить точность расчетов, а также при расчетах на более даль­ ние расстояния можно использовать еще одну зависимость

где х = 20 при 1< dl dw^ < 4; х = 5d/ dwii при 4 < d/d^ < 8; х = 40 при

^Ф>8.

• Модель малого значения h!X применима в диапазоне 1...1000 МГц. Она выделяет четыре области: близких расстояний, плоской земли, дифракции и тропосферного рассеяния, которым соответствуют три граничных значения расстояния dz, d0, </иф.

Численное значение dc определяется через «эффективную вы­

соту» антенн приемника и передатчика, которая находится как

где hn- параметр минимальной эффективной высоты антенны, м, hn -высота точки питания антенны над землей, м

При горизонтальной поляризации полагают h0 = 0, а дая верти­ кальной можно воспользоваться данными табл. П 2 1. Граничные значения расстояний определяют по формулам:

а </иф определяется по выражениям (П 2.6) и (П 2 7).

Таблица IJ2 1

Параметр й„для вертикальной поляризации волн

280