Электромагнитные поля

15

Проф. Хотунцев Ю.Л. (МПГУ)

Электромагнитное загрязнение окружающей среды

В 2001 г. издательство «Устойчивый мир» выпустило пособие для учителей, преподавателей и студентов педвузов: Ю.Л. Хотунцев «Человек, технологии и окружающая среда».

В I главе «Биологические основы экологии» кратко излагается материал, который школьники изучают в курсе биологии: определение экологии, биосферы, поступление энергии от Солнца (что человек может прекратить), круговорот веществ в природе и безотходное использование биосферой каждого атома. Однако эти сведения могут быть полезны учителю технологии и предпринимательства. Во II главе «Научно-техническая революция второй половины ХХ века» рассматривается появление человечества, возникновение информационного мира и моделирование ядерной зимы. В III главе рассмотрены глобальные проблемы человечества. IV глава посвящена загрязнению атмосферы и парниковому эффекту, загрязнению гидросферы, уничтожению лесов и почвенного покрова, химизации сельского хозяйства. VIII глава посвящена природоохранной деятельности и устойчивому развитию человечества. В IX главе рассматривается изменение отношения человека и природы по мере развития человеческого общества, вопросы экологического образования и формирования экологического мышления и экологической морали.

Учитывая все возрастающую роль экологии человека – науки о взаимоотношении человека как биосоциального существа с окружающей средой, о сохранении его физического и душевного здоровья в загрязненной окружающей среде в книгу включена 10 глава «Экология человека», в которой рассматриваются радиоактивное загрязнение, электромагнитное загрязнение окружающей среды, акустическое шумовое загрязнение, курение и раковое заболевание, отравление диоксином и формальдегидом в быту. В конце каждой главы приводятся контрольные вопросы, методические рекомендации и темы для обсуждения. Учитывая важную роль проектной деятельности школьников, в книгу включен раздел «Творческие экологические проекты в образовательной области «Технология». В конце книги приведены лабораторно-практические работы по экологии и конспекты некоторых уроков.

Книга предназначена учителям технологии и предпринимательства, поскольку образовательная область «Технология» связана с преобразовательной, практической, деятельностью учащихся, и эта деятельность должна учитывать экологические соображения, соображения экономии ресурсов, энергии, переработки отходов, бережного отношения к природе – источнику жизни и красоты, физического и душевного здоровья людей.

Книга также может быть использована учителями физики (разделы «Экология и энергетика», радиоактивное, электромагнитное и акустическое загрязнение окружающей среды), учителям химии (загрязнение атмосферы и гидросферы, химизация сельского хозяйства, нитраты и нитриты в пищевых продуктах, очистка воды и воздуха), учителям биологии (продовольственная проблема человечества, химизация сельского хозяйства, уничтожение лесов, сокращение биоразнообразия, экология человека), учителям географии, истории и обществознания (научно-техническая революция второй половины ХХ века, глобальные проблемы человечества, проблемы устойчивого развития человечества), учителям основ безопасности жизнедеятельности (экология человека, загрязнение воды и воздуха, нитраты и нитриты в продуктах питания, радиоактивное, электромагнитное и акустическое загрязнение окружающей среды).

Книга будет полезна студентам факультетов технологии и предпринимательства, физических, химических, биологических, географических и исторических факультетов педвузов и всем интересующимся современными проблемами социальной экологии и экологии человека.

Ниже приводится параграф из этой книги, посвященный электромагнитному загрязнению окружающей среды.

Электромагнитное загрязнение среды

За несколько последних десятилетий сформировался новый фактор окружающей среды - электромагнитные поля (ЭМП) антропогенного происхождения - электросмог.

Масштабы электромагнитного загрязнения среды стали столь существенны, что Всемирная организация здравоохранения включила эту проблему в число наиболее актуальных для человечества. Некоторые специалисты относят ЭМП к числу сильнодействующих экологических факторов с катастрофическими последствиями для всего живого. Особенно резко напряженность полей возросла вблизи линий электропередач (ЛЭП), радио и телестанций, средств радиолокации и радиосвязи (в том числе мобильной и спутниковой), различных энергетических и энергоемких установок, городского электротранспорта. За последние годы в городах число разнообразных источников ЭМП во всем частотном диапазоне (вплоть до десятков ГГц) резко увеличивается. Это и радиотелефоны (системы сотовой связи), радары ГИБДД, микроволновые печи, компьютеры и т. д.

Исследования в области биологического воздействия ЭМП позволили определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая.

Среди зарегистрированных последствий воздействия электромагнитного загрязнения на человека – повреждение основных функций организма, в том числе поражение сердечно-сосудистой системы, пищеварительной системы, развитие психических расстройств и др.

Результатом продолжительного воздействия ЭМП даже относительно слабого уровня могут быть раковые заболевания, изменение поведения, склонности к развитию стрессорных реакций, бессоница, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, бронхит, астма, угнетение половой функции, аритмия, мигрень, хроническая усталость и многие другие состояния, включая повышение уровня самоубийств в крупных городах. Точно доказано, что воздействие ЭМП негативно сказывается на кровообращении головного мозга.

По некоторым данным значительная часть случаев инфаркта миокарда в крупных городах вызвана скачками мощных низкочастотных техногенных электромагнитных полей. Описаны состояния повышенной чувствительности человека к электромагнитному загрязнению и кумуляции (накопления эффекта) электромагнитного загрязнения. В ряде случаев специалисты отмечают «информационный» механизм воздействия электромагнитных полей малой интенсивности на человека.

Особое место занимает опасность воздействия ЭМП для развивающегося организма в утробе матери (эмбриона) и детей, а также людей, подверженных аллергическим заболеваниям, поскольку они обладают исключительно большой чувствительностью к ЭМП.

В Санкт-Петербурге интенсивность ЭМП в 1000 раз превышает внегородской уровень, а средняя индукция техногенного низкочастотного магнитного поля составляет 0,6 мкТл в рабочие дни, а в субботу и воскресенье падает в 1,5 раза.

В Москве только за последние годы уровень электромагнитного загрязнения вырос в 20-30 раз. Напряженность же электромагнитных полей в крупных промышленных центрах России увеличилась за последние несколько десятилетий в тысячи раз.

Факты свидетельствуют, что обычный уровень низкочастотного электромагнитного поля крупного промышленного города соответствует ситуации природной «магнитной бури» (аномально высокой геомагнитной активности).

Большую опасность представляют электрические и магнитные поля токов промышленной частоты (50 Гц). Для электрического поля промышленной частоты существует гигиенический норматив 5 кв/м, однако специалисты считают, что безопасным является уровень 0,5 кв/м. Под ЛЭП 400-753 кВ напряженность электрического поля превышает Е=10кВ/м. Гигиенические нормативы разрешают работнику находиться в зоне воздействия электрического поля с частотой 50 ГЦ и Е=10 кВ/м не более 3 час., а для Е=20 кВ/м и выше не более 10 мин. в день. Жить близко от ЛЭП опасно.

Вдоль трассы высоковольтной линии (ВЛ), проходящей через населенную местность, границу санитарно-защитной зоны выбирают в соответствии с размерами, представленными в таблице:

Напряжение ВЛ, кВ	Расстояние от проекции на землю крайних фаз проводов, м
1150	300
750	250
500	150
330	75
220	25
110	20
35	15
До 20	10

В пределах санитарно-защитной (охранной) зоны запрещается размещать жилые здания, стоянки и остановки транспорта, устраивать места отдыха, спортивные и игровые площадки.

Из курса школьной физики мы знаем: проводник, по которому течет переменный ток, создает вокруг себя электромагнитное поле. Магнитная компонента поля с частотой 50 Гц особенно хорошо проникает через любые преграды, в том числе и внутрь нашего тела. Ученые установили, что постоянное нахождение людей в условиях низкочастотного магнитного поля с индукцией 0,2 – 6 мкТл приводит к астении, уменьшению полового влечения, меланхолии, появлению депрессии и раздражительности. Еще в 1972 г. американские исследователи заподозрили, что причиной увеличения случаев рака молочной железы у женщин может быть мода на электрические одеяла.

Вопрос об отдаленных последствиях воздействия переменного магнитного поля на здоровье человека стоял так остро, что в конце 70-х годов в десятках стран были начаты масштабные эпидемиологические исследования. В Швеции к 1992 г. было закончено наблюдение за здоровьем 500 тыс. человек, проживающих в условиях повышенных значений магнитного поля промышленной частоты.

Исследования показали, что если в местах проживания индукция магнитного поля превышала 0,3 мкТл, то раковые заболевания и лейкозы встречались здесь в 2 раза чаще. Для этого параметра электромагнитного излучения в России нет санитарных норм (данные на 1996 г.), однако в США и Швеции предельный уровень индукции магнитного поля, когда можно уверенно говорить об отсутствии последствий, определен в 0,2 мкТл в местах пребывания людей.

Сегодня эту величину магнитного поля частотой 50 Гц принято считать безопасной в десятках стран, и этой цифрой необходимо руководствоваться при проектировании городской застройки, планировке квартир и изготовлении бытовой техники.

Источниками опасных магнитных полей в наших квартирах являются все сильноточные приборы: грили, утюги, вытяжки, холодильники, телевизоры, компьютеры и блоки питания, общий силовой кабель подъезда или лифта.

Пальма первенства в списке опасных приборов принадлежит приборам для приготовления пищи – электроплите и микроволновой духовке. Хозяйки проводят около плиты часы, а значения магнитного поля электроплиты на 30 см составляют 0,4–4 мкТл. Магнитное поле СВЧ-печки даже на расстоянии 1 м редко бывает ниже 0,5 мкТл. Высокие значения магнитного поля регистрируют также у посудомоечных машин и стиральных машин с сушкой белья.

Специалисты московского Центра электромагнитной безопасности провели измерения магнитного поля некоторых бытовых приборов. Приняв расстояния, на которых регистрируется поле 0,2 мкТл и более за зону риска, они составили таблицу результатов измерений. Заметим, что все эти приборы были не электрическими подделками неизвестных мастеров, а продукцией крупнейших фирм – производителей электроники и бытовой техники.

Таблица

Источник магнитного поля	Зона риска
Холодильник	1,2 м от двери 1,5 м от задней стенки
Электрогриль	1,4 м
Телевизор	1,1 м от экрана 1,2 м от боковой стенки
Электронагреватель	0,3 м
Торшер, две лампы по 75 Вт	0,03 м от провода
Электродуховка	0,4 м от передней стенки
Утюг	0,23 м от ручки

Измерения показали, что из-за силовых кабелей и распределительных щитов в некоторых комнатах от 60 до 90% площади имеют уровень магнитного поля, превышающий В=0,2 мкТл. Эти зоны нецелесообразно использовать для сна и отдыха, размещения детей.

В США в 1991 г. были опубликованы данные о повышенном риске заболевания лейкозом для детей, которые регулярно пользуются видеоиграми, электрическими одеялами и другими видами электрообогревателей.

Минимальное воздействие магнитного поля на окружающих можно обеспечить при соблюдении простых правил:

• используйте модели электроприборов с меньшим уровнем электропотребления (чем меньшую мощность потребляет прибор, тем лучше);

• размещайте наиболее опасные приборы на расстоянии не менее 1,5 м от мест продолжительного пребывания или сна. Переставьте кровати в комнатах так, чтобы они оказались на максимальном расстоянии от источников магнитного поля. Особое внимание уделите электромагнитной безопасности мест, которые облюбовали для игр и отдыха дети;

- не включайте одновременно большое число электроприборов;

- не делайте «кольца» и «петли» из проводов;

- используйте для электрической проводки только двойной провод.

Заметим, что внутриквартирные перегородки и даже несущие стены не служат защитой от низкочастотного магнитного поля. При планировке расположения электроприборов следует учитывать и то, какие источники магнитного поля могут быть установлены у соседей за стенкой.

Для борьбы с повышенными магнитными полями весьма эффективна и принятая за рубежом трехпроводная схема домашней проводки в заземленном кожухе.

В электропоездах (электричках, метро, трамваях, троллейбусах) уровень ЭМП превышает естественный фон в сотни тысяч раз, а напряженность магнитного поля может достигнуть 10 мТл и превысить безопасный уровень в 5000 раз. Воздействие таких полей может служить пусковым механизмом для патологических процессов у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, и может привести к инфаркту.

Особую озабоченность вызывает электромагнитная обстановка около радиопередающих центров. Документ "Санитарные правила и нормы защиты населения г. Москвы от электромагнитных полей радиопередающих объектов” устанавливает, что напряженность переменного электрического поля, создаваемого радиотехническими объектами в диапазоне 30-300 МГц, не должна превышать 2 В/м для жилых зданий любого вида, детских образовательных учреждений и других помещений, предназначенных для круглосуточного пребывания людей. Предельная напряженность электрического поля на этих частотах составляет 80 В/м.

Санитарно-защитные зоны радио- и телевизионных станций представлены в таблице:

Тип объекта	Диапазоны частот	Размер санитарно-защитной зоны, м
Длинноволновые радиостанции (ДВ)	30-300 кГц	100-1000
Средневолновые радиостанции (СВ)	300-3000 кГц	200-1000
Коропковолновые радиостанции (КВ)	3-30 МГц	50-700
Телевизионные и УКВ радиостанции	30-1000 МГц	25-800

Определенную опасность представляют электромагнитные излучения сверхвысоких частот, которые способствуют повышенной утомляемости или, в зависимости от индивидуальных особенностей организма, излишней возбудимости, а также при воздействии СВЧ излучение на глаза, развитию катаракты.

Отраслевой стандарт для предприятий и учреждений, постоянно имеющих дело с СВЧ устройствами (рабочие частоты выше 300 МГц), пределом безопасности для персонала считает такой поток излучения, плотность которого на расстоянии 50 см от источника (на рабочем месте не превышает Р1=10 мкВт/см².

Такая мощность излучения достигается лишь в некоторых бытовых микроволновых печах, например, у итальянской Belonghe plus, Momento SPA 3100, у остальных обследованных печей мощность излучения меньше.

Следующим источником мощного электромагнитного излучения являются карманные радиотелефоны сотовой связи. Бытовые бесшнуровые телефоны опасности не представляют. Для радиотелефонов ручного пользования мощность излучения находится в пределах от десятых долей Вт до 10 Вт. Радиотелефон, работающий в диапазоне 900 мГц с мощностью излучения около 1 Вт, способен создать в области височной части черепа человека плотность мощности в 10-100 раз большую, чем предельно допустимое значение 10 мкВт/см 2 Воздействие таких ЭМП на мозг приводит к раку мозга (с этим столкнулись в США в начале 90-х годов), гормональным заболеваниям, повышению давления, сердечно-сосудистым эффектам и изменению поведения.

Был проведен эксперимент в течение месяца, в ходе которого 20 добровольцев 6 дней в неделю по 2 час. в день использовали стандартный сотовый телефон. В результате у них наблюдалось устойчивое снижение гормона, отвечающего за работу щитовидной железы. При этом уменьшалось потребление кислорода, снижалась скорость обменных процессов. Внешние признаки этого - выпадение волос, сухая одутловатая кожа с желтоватым оттенком, хриплый голос. Эксперименты на животных показали, что практически все контрольные системы организма реагируют именно на модулированный сигнал при низкой интенсивности энергии воздействия (100 мкВт/см²).

При использовании сотовых телефонов с несущей частотой 450-900 МГц излучение в мозгу поглощается неравномерно. Могут образоваться "горячие точки" и эти участки мозга будут как бы "сварены".

При использовании телефона с пиковой мощностью 2 Вт и рабочей частотой 900 МГц напряженность поля в головном мозге составляет от 20 до 30 В/м или от 120 до 230 мкВт/см² (норматив в России, как и в США, для пользователей сотовых телефонов 100 мкВт/см²).

Излучение сотового телефона имеет сложный спектр, содержащий низкочастотные составляющие (около 2 Гц), источником которых является батарея питания. У некоторых моделей эта низкочастотная составляющая создает магнитное поле до 6 мкТл, т.е. в 30 раз превышающее безопасный уровень. Модулированные ЭМП могут избирательно подавлять или усиливать биоритмы другой частоты биотоков мозга. Исключительно высокой восприимчивостью к ЭМП в определенных режимах модуляции обладают люди, склонные к аллергии. Для них опасно воздействие 1-4 мкВт/см², что следует учитывать при расширении круга лиц, использующих сотовые телефоны.

Результаты измерений в Центре электромагнитной безопасности в Москве в 1996 г. показали, что на расстоянии 5 см от антенны уровень плотности потока мощности составлял 0,2-0,7 Вт/см²,в среднем 0,5 Вт/см². Это в 50 000 раз превышает предельный уровень 10 мкВт/см² и в 5000 раз допустимый уровень облучения пользователя сотового телефона 100 мкВт/см².

В декабре 1996 г. Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Москве провел испытания сотовых телефонов, которые показали, что плотности потока энергии от антенны мобильных телефонов разных моделей составляют от 0,01Вт/см² до 0,08 Вт/см², что в 100–800 раз превышает допустимый уровень.

В соответствии со стандартом ЕЭС Genelec 50166 предельное значение дозы поглощенной мощности ЭМП для населения равно 0,08 Вт/кг.

Средняя удельная поглощенная мощность, создаваемая сотовыми телефонами с мощностью излучения 1 Вт, для системы ASM составляет —3,09 Вт/кг, а для Дест 1800-4,6 Вт/кг, что в несколько десятков раз превышает требования стандарта.

Изменение поведения начинается при удельной поглощенной мощности 2.5-5 Вт/кг, гормональные изменения - при 3-4 Вт/кг, а сердечно сосудистые эффекты при 0,3-3 Вт/кг. Опасный уровень ЭМП для жителей, даже не пользующихся сотовой связью, могут создавать и базовые станции сотовой связи, устанавливаемые, как правило, на крышах домов. В 1996 г. таких базовых станций в Москве было более 100.

Компьютеры создают электромагнитные излучения широкого спектра: рентгеновское, ультрафиолетовое высокочастотное (10-300 МГц), низкочастотное (5 Гц-300 кГц) и электростатическое поле.

При этом следует отметить следующее:

1. Рентгеновское излучение экрана монитора ничтожно.

2. Ультрафиолетовое излучение монитора, измеренное для ряда образцов, при длине волны 0,32 мкм, не превышало 200 мкВт/см² при гигиеническом нормативе 1000 мкВт/см², что в несколько раз ниже, чем интенсивность солнечного ультрафиолета в облачный день. Однако необходимо учитывать, что для излучения с длиной волны менее 0,3 мкм нормативы становятся в 1000 раз меньше, (т.е. излучение намного опаснее) и в принципе какая-то доза такого излучения может воздействовать на пользователя. Хотя стекло монитора должно отсекать ультрафиолетовое излучение короче 0,3 мкм, эффективной защитой может служить компьютерный фильтр, отсекающий излучение с длиной волны менее 0,36-0,4 мкм.

3. В высокочастотной области (10-300 МГц) генерируемые монитором электрические поля не превышают 0,01 В/м при нормативе 10-80 В/м. Опасность представляют магнитные поля.

4. Результаты измерений, многократно проводившиеся для различных марок мониторов, показывают, что в непосредственной близости от монитора, напряженности низкочастотного ( 3 -300 кГц) электрического поля не превышают 5 В/м при гигиенических нормативах в различных в странах 50-500 В/м. В настоящее время не существует убедительных доказательств, что подобные воздействия могут нанести вред здоровью человека, однако опасность представляют магнитные поля и излучения более низких частот.

5. Напряженность электростатического поля, создаваемого высоковольтным источником питания кинескопа, в 30 см от монитора, может достигать значений 20-30 кВ/м и превышать существующие нормативы 20 кВ/м.

Главную опасность для пользователей представляет электромагнитное излучение монитора в диапазоне частот 20 Гц-300 МГц и статический электрический заряд на экране. Уровень этих полей в зоне размещения пользователя обычно превышает биологически опасный уровень. Электромагнитное излучение распространяется во всех направлениях и оказывает воздействие не только на пользователя, но и на окружающих (до 5 м от монитора).

Хорошо сконструированный компьютерный фильтр может заметно уменьшить электростатическое поле, если у фильтра существует заземленное проводящее покрытие.

Работа персональных компьютеров приводит к ухудшению аэроионного состава воздуха (уменьшается количество легких аэроионов, увеличивается количество тяжелых). Головная боль через 2 часа после начала рабочего дня чаще всего бывает из-за недостатка легких аэроионов. Более 95% обследованных помещений с компьютерами имеют недостаток легких аэроионов. Помимо специальных мер улучшения аэроинного состава воздуха в помещении есть и простые решения: свежий воздух, больше важности, колючки кактуса могут работать как ионизатор пассивного типа.

При работе на компьютере человек имеет дело с активной зрительной нагрузкой: он рассматривает картинку на дисплее, считывает конкретные данные, символы, графики, читает текст, постоянно сосредоточен, так как принимает решения, от которых зависит его работа. Глаза человека, сидящего за компьютером, должны перефокусироваться 15-20 тыс. раз в течение рабочего дня.

Мерцание экрана, невысокая резкость символов, наличие бликов и искажений, проблемы с оптимальным соотношением яркости и контрастности создают серьезные проблемы для глаз и мозга пользователя, что приводит к зрительному дискомфорту, рези в глазах, ухудшению зрения у 60-85% пользователей.

Для пользователей ПК характерен набор субъективных жалоб на здоровье. Сюда входят: резь в глазах, головная боль, повышенная нервозность, утомляемость, расстройство памяти, нарушение сна, выпадение волос, сухость и покраснение кожи, экземы и аллергия, боли в животе и пояснице, вызванная неправильной посадкой, боль в запястьях и пальцах, вызванная неправильной конфигурацией рабочего места.

По обобщенным данным, у работающих за монитором от 2 до 6 час. в сутки функциональные нарушения центральной нервной системы происходят в среднем в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах, болезни сердечно-сосудистой системы - в 2 раза чаще, болезни верхних дыхательных путей - в 1,9 раза чаще, болезни опорно-двигательного аппарата - в 3,1 раза чаще. С увеличением продолжительности работы на компьютере соотношение здоровых и больных среди пользователей резко возрастает. Установлено, что частое воздействие электромагнитного излучения мониторов приводит к аномальным исходам беременности.

В 1996 г. Госсанэпиднадзор РФ выпустил "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ", где определено, что продолжительность непрерывной работы взрослого пользователя ПК не должна превышать 2 час., ребенка от 10 до 20 мин. в зависимости от возраста: для детей 5-6 лет - 10 мин., младших школьников -15 мин., для 5-7 классов - 20 мин., для 8-9 классов - 25 мин. Для старшеклассников рекомендуется работать 30 мин. Минимальный перерыв определен в 15 мин.

В Японии приняты самые жесткие нормы работы с ПЭВМ, в особенности для детей и молодежи (по 20 мин. два раза в неделю). Надо знать, что в возрасте 20—30 лет вероятность заболеваний у тех, кто подвергся облучению, в 5,5 раза выше, чем у их ровесников, не работающих с ПЭВМ.

В случаях появления у работающих дискомфорта или неприятных ощущений, администрация обязана ввести индивидуальный график работы или перевести на работу, не связанную с ПК. Беременным женщинам и матерям, кормящим грудью, работать с компьютерами категорически запрещено.

Высота стола должна регулироваться от 680 до 800 мм, если это невозможно, стол должен быть высотой 725 мм и иметь подставку для ног. Кресло пользователя обязательно должно быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья. Рабочее место должно быть оснащено пюпитром для документов, расположенных вблизи экрана.