5.9. Концепции взаимодействия живого с электромагнитными полями

Научно-техническая революция расширила сферы промышленного и бытового применения источников электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов.

Это, например, радио, телевидение, мобильная связь, компьютеризация, детские радиоуправляемые игрушки, радиолокационные антенны, попытки воздействия на человека электромагнитными волнами в лечебных и других целях и т.д.

Они, строго говоря, всегда, а практически, при определенных условиях, могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

Однако, существующая информация о воздействии ЭМП на человека очень противоречива, так как освещает либо узкие технические или медицинские аспекты, либо выполняет рекламное назначение.

Такое освещение не дает полного представления о совокупности различного рода влияний электромагнитных излучений, а главное о безопасных пределах нахождения в ЭМП человека.

Всё это не позволяет определить область здоровья, в которой возможно использование радиосредств.

Кроме того, пользователи мобильных телефонов невольно подвергают опасности облучения ЭМП стоящих рядом людей, которые в этом случае оказываются в роли «пассивных курильщиков».

Это означает, что культура пользования мобильными телефонами касается не только их владельцев, но и всех нас, всего человечества. Это составляющая валеологического поведения [27, 41].

Установлено, что если плотность потока превышает 5мВТ/см², то как правило появляется повышенная утомляемость, слабость, раздражительность, головокружение, чувство жара, половая слабость, приступы тошноты и помутнения в глазах.

Возможны также и генетические изменения. Например, ученые США заметили, что существует зависимость между рождением детей с болезнью Дауна и облучением ЭМП их отцов [119, 122, 130, 131, 134].

Таким образом, следует беречь репродуктивный аппарат от облучения электромагнитным полем.

Функциональный элемент: Берегите репродуктивный аппарат от облучения электромагнитным полем.

Следует отметить, что стандарт США допускает в тысячу раз большее облучение человека-оператора в течение восьмичасового дня (10 мВт/см² ), чем стандарт СССР и РФ (10 мкВт/см²) [79].

В большей части этим, более строгим отношением к здоровью человека объясняется ограничение на распространение мобильной радиосвязи среди населения в СССР.

Мобильная радиосвязь распространялась только среди служащих в ведомственных учреждениях – милиции, скорой помощи и т.п.

Для того, чтобы установить границы безопасности воздействующего ЭМП, нужно учитывать интенсивность его воздействия на пользователей, которая в свою очередь зависит от мощности источника (источников), конструктивных особенностей излучающих устройств, технического состояния аппаратуры, расположения воздействующего ЭМП, эффективности защитных мероприятий и времени облучения.

Из отечественных и зарубежных исследований следует, что хотя воздействие ЭМП на пользователей в современных условиях возрастает, но возможно уменьшить их опасное влияние техническими и организационными мерами.

При этом, безусловно, потребуется значительное повышение культуры работы и дисциплинированности всех пользователей приборов с электромагнитным излучением.

В быту часто эти вопросы не освещаются, им не придаётся важного значения.

Потребители бытовой аппаратуры не информируются об опасности бытовых приборов с ЭМП, не разрабатывается валеологическая культура поведения, взаимодействия человека-потребителя с приборами имеющих ЭМП.

Считается, что эти вопросы являются прерогативой фирм разработчиков бытовой аппаратуры.

Этим исключается сознательное и безопасное участие потребителя в использовании бытовых приборов с ЭМП, что может нанести ущерб здоровью человека [133 - 135].

Особенно это касается студентов, которые используют мобильные телефоны не только по назначению, но и как элемент игры, розыгрышей, подчас не безвредных для здоровья.

Наиболее широко распространенные сейчас бытовые приборы с ЭМП, излучающие волны примерно одного СВЧ диапазона — это сотовые радиотелефоны и микроволновые печи.

И хотя мощность генератора в микроволновой печи 300-700 Вт и более, а у телефона не более 2 - 5 Вт, но телефонный аппарат держат у самого виска, подвергая свой мозг воздействию радиоволн высокой и сверх высокой частоты.

Кроме владельца мобильного телефона, эти излучения попадают также на людей, находящихся в непосредственной близости от говорящего.

В зависимости от местонахождения человека относительно источника излучения, он может подвергаться воздействию магнитной или электрической составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне — воздействию электромагнитной волны.

Энергетическим показателем для волновой зоны является плотность потока энергии.

Это энергия, проходящая через 1 см² поверхности, перпендикулярной к направлению распространения электромагнитной волны за 1 с.

За единицу плотности потока энергии принимается Вт/м² (мВт/см², мкВт/см²).

Воздействие может быть постоянным и прерывистым (импульсным).

Типичным случаем прерывистого воздействия является облучение от устройств с перемещающейся диаграммой излучений (от вращающихся и сканирующих антенн радиолокационной связи).

Воздействию подвергается все тело человека (общее облучение) или части тела (локальное или местное облучение).

В зависимости от отношения облучаемого лица к источнику облучения в условиях включённых источников ЭМП принято различать два вида воздействия — профессиональное и непрофессиональное.

Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия.

В частности, для ЭМП — это облучения в ближней зоне, зоне индукции, общее и местное, нередко сочетающиеся с действием других неблагоприятных факторов среды.

Для условий непрофессионального облучения типичным является общее облучение. Ему подвергаются пользователи самого различного профиля, находящиеся в зоне действия мощных радиотехнических систем, в первую очередь, радиолокационных, сотовых станций или, например, невольные соседи говорящего по мобильному телефону.

В целях предупреждения неблагоприятного влияния на человека электромагнитных излучений в СССР была введена система организационных и технических мероприятий.

Одной из составных частей этих мероприятий является контроль уровней этих факторов, которые не должны превышать установленных в качестве гигиенических нормативов [79]:

-Напряженность электрического поля (В/м) для частот 30-300 МГц:

Е_п.д.=80 В/м;

ЭН_п.д.=800 (В/м)^2.ч;

-Частотный диапазон 0,5 — 1000 МГц;

-Динамический диапазон 1 — 3000 В/м;

,

где Е_п.д. — предельно допустимая напряженность ЭП, В/м;

-ЭН_Еп.д. — предельно допустимая энергетическая нагрузка за рабочий день, (В/м)^2.ч;

-Т — время воздействия в течение рабочего дня.

Для проверки рабочих средств измерений напряженности электрического поля в частотном диапазоне 30-1000 МГц используются образцовые средства измерений 1-го и 2-го разрядов.

Градуировка и проверка измерителей плотности потока энергии при частотах 300-40000 МГц осуществляется с помощью образцовых установок, которые выполняются на основе образцовых измерительных антенн, аттестованных по эффективной площади или коэффициенту усиления.

В настоящее время разнообразие измерительных приборов очень большое, но принцип измерения и критерии их оценки, практически сохранились.

В последнее время возросло число нарушений техники безопасности при использовании приборов с ЭМП, как на производстве, так и в быту.

Это обуславливается стремлением участников рыночных отношений получить более высокую прибыль

Сравните, например, допустимые дозы облучения человека в нашей стране и США, приведённые в начале этого раздела.

Наши допустимые дозы меньше чем в США в 1000 раз. И, поэтому, у нас нельзя применять приборы, прошедшие проверку только в США.

В данной работе приводятся полученные исследователями сведения по поглощению электромагнитной энергии человеком и животными.

В большинстве проводимых опытов облучение осуществлялось более простой математически и экспериментально плоской волной в дальней зоне, однако в самых последних работах учитывались также наличие заземленных и отражающих поверхностей и группы животных.

Для определения поглощения электромагнитной энергии на единицу массы (удельного поглощения — УП) на различных частотах и при различных условиях облучения использовались тщательно рассчитанные модели тела человека уменьшенного масштаба.

Полученные результаты проверялись путем экспериментов на небольших лабораторных животных массой от 25 г. (мыши) до 2245 г. (кролики) [121, 122, 125, 126].

Поглощение электромагнитной энергии всей массой тела биологических объектов в сильной степени зависит от ориентации электрического поля относительно наибольшего размера тела (L).

Экспериментально полученная картина распределения поглощения энергии телом человека для максимальных значений показана на рисунке 1.

Для облучения в свободном пространстве величины удельного поглощения в области шеи, ног и передней части локтя значительно превышают средние значения по всему телу.

Величины удельного поглощения для нижней части туловища сравнимы со средним значением, а для верхней части туловища — ниже среднего значения.

Аналогичные результаты получены также другими исследователями при термографических измерениях.

Уровни поглощения в “горячих” точках могут оказаться в 5-10 раз больше удельного поглощения, усредненного по всему телу.

Наивысший уровень поглощения энергии имеет место при (Е-ориентация) на частотах, где наибольшая длина тела составляет примерно от 0,6 до 0,4 длины волны излучения в свободном пространстве .

Сообщается также о максимумах для двух других положений: наибольшая длина ориентирована в направлении распространения k, т.е. (Н-ориентация), которая наблюдалась при /2 порядка взвешенного среднего периметра животных и человека.

Рис. 1. Распределение коэффициентов поглощения ЭМП по телу человека.

С учетом работы [24] отметим, что данные известных исследований, например [121, 123 - 132, 79], показывают, что живая материя активно воспринимает ЭМП.

Функциональный элемент: Человек как губка впитывает электромагнитное поле.

При этом поглощение происходит не равномерно по организму. Существуют особые точки (магистральные каналы взаимодействия с управляющей системой, суставы и мышцы элементов, реализующих сохраняющие реакции — см. рис. 1), которые наиболее подвержены воздействию ЭМП.

Очевидно, при разработке мер защиты это необходимо учитывать, особенно при проектировании индивидуальных защищающих средств. Именно взаимодействие ЭМП с человеком, живой материей определяет его здоровье в ситуации облучения электромагнитными волнами.

Известно много литературы, содержание которой посвящено взаимодействию ЭМП с живой материей. Однако часть этой литературы отражает очень узкие технические, медицинские или валеологические вопросы, что не позволяет сделать какие-либо обобщения, а другая часть содержит сугубо популярную или рекламную информацию, из которой нельзя сделать достоверных выводов.

Известно также, что время и разнообразие общения человека с ЭМП неудержимо увеличивается. Поэтому вопрос о взаимодействии ЭМП с живой материей актуален и нуждается в достаточно прозрачном и обобщающем ответе, позволяющем, в конкретном случае анализировать ситуацию взаимодействия с единой позиции по общему алгоритму с целью обеспечения сохранности здоровья человека в ситуации облучения ЭМП.

Выше показано, и в ретроспективе деятельности человечества видно, что анализ ситуации взаимодействия ЭМП с живой материей различными авторами производится по разному в зависимости от схемы взаимодействия, которую тому или иному автору удается построить.

Построение схемы взаимодействия носит во многом интуитивный характер, так как количество схемных элементов неопределенно: различные типы излучателей ЭМП; различные виды неоднородностей в живой материи и в пространстве около нее; зависимость свойств схемных элементов от частоты ЭМП и т.п.

Это не позволяет создать однозначный порядок, алгоритм построения, синтеза схемы взаимодействия, и получение её по существу является изобретательской задачей.

Распространенными методами решения этой задачи являются попытки установления разумных ограничений на количество схемных элементов с последующей их классификацией по строению, по общим свойствам и т.д.

Однако классификации разрастаются по объему, открываются новые свойства элементов и установить, так называемые, «разумные ограничения» практически не удается.

В последнее время магия вычислительных машин подталкивает некоторых специалистов к формированию банка схемных элементов с надеждой на то, что машинным перебором содержимого банка и составлением различных сочетаний, входящих в него элементов, можно получать схемы взаимодействия живой материи с ЭМП.

Однако правила составления схем формально не определены и построение схемы взаимодействия по-прежнему носит интуитивный характер и сильно зависит от квалификации, добросовестности и ангажированности исследователя. К сожалению, последнее существует в рыночной экономике и это необходимо учитывать.

Не секрет, что часто в «рыночной» литературе встречаются противоположные оценки вредности взаимодействия человека и ЭМП, в зависимости от ангажированности источника информации и исследователя.

При этом успокаивающие оценки дают исследователи, финансируемые производителями аппаратуры с ЭМП, а тревожные голоса подают исследователи, финансируемые производителями альтернативной аппаратуры [26, 27].

Из изложенного видно, что с точки зрения времени, денег, достоверности схемы взаимодействия и исследования в целом, наиболее оптимальным представляется подход к построению схем по функциональным элементам, рассмотренный, например, в работах [119, 120].

Суть этого подхода в том, что возможно сформулировать ограниченное число функций, которые реализуют тот или иной элемент не зависимо от его морфологии, анатомии, физико-химических и информационных процессов происходящих в нём. Это приводит к небольшому числу функциональных элементов (ФЭ), общие свойства которых могут быть изучены.

Построение схемы сводится к выбору ФЭ по требованиям и целям исследования. Считается, что как только выбраны все ФЭ, то схема взаимодействия построена.

Для осуществления такого принципа построения схемы взаимодействия живой материи с ЭМП, необходимо выявление ФЭ взаимодействия (ФЭВ) и изучение их свойств.

Какую бы морфологию не имела живая материя, эти ФЭВ в ней необходимо присутствуют по определению. Они имеют некоторый набор параметров, характеризующий их свойства.

Таким образом, искомые схемы взаимодействия ЭМП с живой материей находятся в подмножестве схем взаимодействия содержащих, по крайней мере семь ФЭВ.

Для удобства дальнейшего использования условно назовем их: излучатель воздействующего поля (ИВП); среда, канал передачи воздействующего поля или просто воздействующее поле (ИВ); воспринимающий элемент (ВЭ); линия передачи к управляющей системе (ЛПУС); управляющая система (УС); линия передачи к исполнительным системам (ЛПИС); элемент реализующий сохраняющую реакцию (ЭРСР).

В названии ФЭВ сознательно опущен признак ЭМП, так как в общем случае воздействующее поле (ВП) может быть любое (механическое, тепловое, химическое и т.д.). Количество ФЭВ в конкретном случае может быть изменено, но не в угоду новому строению ФЭ, а в угоду новой функции ФЭ.

Строение ФЭВ и их свойства должны учитываться параметрами ФЭВ. Для синтеза схемы взаимодействия живой материи с ЭМП можно воспользоваться алгоритмом изложенным в [119], в котором происходит выбор ФЭ по определенным правилам. При этом учитываются свойства ФЭ и их строение и т.п. с помощью количества совокупности параметров и их величин.

Рассмотрим наиболее простой пример схем взаимодействия живой материи ЭМП, характеризуя при этом выбранные ФЭВ минимальным числом параметров, чтобы не усложнять рассуждения.

Пользуясь алгоритмом [119] с учетом специфики взаимодействия живой материи с ЭМП, можно построить для иллюстрации изложенного простейшую схему взаимодействия, например, головы человека с ЭМП. Она показана на рисунке 2.

Рис. 2. Схема взаимодействия ЭМП с головой человека.

Выберем среди всех возможных ИВП такой, который имеет следующие параметры: мощность излучения Ри=1,5 Вт; диаграмма направленности ДН – тороидальная; частота излучения Fи= 1 ГГц; составляющие Е и Н только поперечные; если излучатель представляет собой четвертьволновый штырь (это относится к большинству мобильных телефонов), то дальняя зона его излучения на этой частоте начинается примерно с 3 см (по известной оценке расстояния до нее Rд= 2 , где L – наибольший размер апертуры антенны, - длина волны излучения).

Пусть расстояние от ИВП до головы человека 4 см (см. рис.2), а линейный размер головы от затылка до лба примерно 15 см (см. рис.2). Тогда усреднённый диаметр зоны пересечения конуса облучения головы от ИВП и участка головы, подвергающегося интенсивному облучению составит около 6 см (см. рис.2).

При этом можно рассчитать исходя из геометрических соотношений и с учетом коэффициента направленного действия четвертьволнового стержня, который примерно равен двум, что плотность потока мощности (ППМ или П) в зоне пересечения составит примерно 11 мВт/см². А суммарная мощность равна примерно 300 мВт, т.е. ВП имеет эти параметры. Другие характеристики ВП такие же как у ИВП. Положим, что коэффициент отражения ЭМП от поверхности кожи на выбранной частоте равен 0, 57 (по данным [130]). Это значит, что на ВЭ падает 181 мВт с П = 6,40 мВт/см².

Функциональный элемент: Берегите голову и глаза от облучения электромагнитным полем.

Сохраняющие реакции могут быть различных видов: пассивные и активные; осознанные и подсознательные; адекватные и неадекватные. Кроме того. Известно, что ЭМП проникает в глубь живой материи и воздействует непосредственно на все ФЭВ, что приводит к изменению качества исполняемой функции, к изменению строения его и возможно к гибели ФЭВ.

Например, в рассматриваемом случае ЭМП проникает в мозг с ослаблением в раз на глубину до двух сантиметров и более для меньших ослаблений, достигая зрительных зон, например, хрусталика глаза, и может вызвать развитие катаракты.

Часто прибегают к анализу внешних проявлений организма на воздействие ЭМП – слабости, тошноты, половой несостоятельности и др. (см. выше и в [122 - 135]). Но очевидно, что следует рассматривать более глубинные и отдалённые последствия.

В заключении отметим, что изучение взаимодействия живой материи с ЭМП является сложным и далеко еще не законченным делом.

Валеологические, т.е. сохраняющие здоровье, приёмы общения, взаимодействия с приборами, излучающие ЭМП в основном следующие:

1. Используйте эти приборы только в случае неотложной необходимости;

2. Используйте эти приборы как можно меньшее время;

3. По мобильному телефону меньше говорите – больше слушайте. Излучение ЭМП происходит в то время, когда вы говорите;

4. Не стойте рядом с человеком, говорящим по мобильному телефону;

5. Не стойте рядом с автомобильными антеннами мобильной связи, особенно когда их владелец разговаривает по радиотелефону;

6. Не держите во время разговора радиотелефон у глаз (особенно это относится к аппаратам ведомственной транкинговой связи, у которых большая мощность излучения);

7. Все излучающие элементы бытовой аппаратуры должны быть закрыты экранирующими или поглощающими средствами со стороны, обращённой к человеку.

Рассмотренные вопросы не исчерпывают все аспекты взаимодействия человека с ЭМП. Назрела необходимость выделения в рамках валеологии особого раздела: «Валеология взаимодействия человека с электромагнитным полем».

Это особенно важно, среди молодёжи для того, чтобы с детства воспитывать валеологическую культуру общения с приборами, излучающими ЭМП. Это так же важно в освоении космического пространства, где ЭМП составляет большую часть окружающей среды.

Кроме того, это необходимо учитывать в пищевой промышленности, где обработка и приготовление пищевых продуктов всё чаще происходит с применением излучения ЭМП, в индустрии телекоммуникации и компьютеризации, где несущие частоты ЭМП распространились до СВЧ и КВЧ диапазонов наиболее опасных для здоровья человека.

Приборы с ЭМП прочно вошли в жизнь человечества и, всё-таки для конкретно взятого человека концепцией поведения должно являться то, что чем меньше воздействие ЭМП, тем лучше.

Функциональный элемент: Если можно не использовать приборы с ЭМП, то не используйте их.

Вы видели, хоть раз говорящего по мобильному телефону президента?…