Характеристики электромагнитных полей и излучений
Обобщенное название |
Характер ЭМИ |
Диапазон частот, Гц |
Длины волн, м |
Статические |
Постоянное ЭМП |
0 |
_ |
Низко- |
Крайне и сверхнизкие ЭМИ |
3(10°...102) |
108... 106 |
частотные |
Инфра-, очень низкие, низкие ЭМИ |
3(102...104) |
106... 104 |
Радио |
Длинные волны (ДВ) |
3(104...105) |
104... 103 |
частотные |
Средние волны (СВ) |
3(105...106) |
103…102 |
|
Короткие волны (KB) |
3(106...107) |
102...10' |
|
Ультракороткие волны (УКВ) |
3(107...108) |
10... 10° |
|
Микроволны (СВЧ) |
3 (108...1011) |
10°... 10 -3 |
|
Инфракрасное излучение |
3(1012...1014) |
10-4...10 -6 |
Оптические |
Видимое излучение |
3 ∙1014 |
(0,39...0.76) ∙10 -6 |
|
Ультрафиолетовое излучение |
3(1014..1016) |
10 -6...10 -8 |
Ионизи- |
Рентгеновское излучение |
3(1017...1019) |
10 -9...10-11 |
рующие |
Гамма-излучение |
3(1020...1022) |
10 -12...10-14 |
|
Космическое излучение |
≥3∙1023 |
≤10 -15 |
Воздействие электромагнитных полей на организм человека
Электромагнитное поле Земли — необходимое условие жизни человека. Жизнь на нашей планете возникла в тесном взаимодействии с электромагнитными излучениями и прежде всего с электромагнитным полем Земли. Человек приспособился к земному полю в процессе своего развития, и оно стало не только привычным, но и необходимым условием нашей жизни. Как увеличение, так и уменьшение интенсивности естественных полей способно сказаться на биологических процессах.
Электромагнитная сфера нашей планеты определяется в основном электрическим (Е = 120...150 В/м) и магнитным (H=24...40 А/м) полями Земли, атмосферным электричеством, радиоизлучением Солнца и галактик, а также полями искусственных источников (мощных радиостанций, промышленного электротермического оборудования, исследовательских установок, измерительных и контролирующих устройств и др.). Диапазон естественных и искусственных полей очень широк: начиная от постоянных магнитных и электростатических полей и кончая рентгеновским и гамма-излучением частотой 3-1021 Гц и выше. Каждый из диапазонов электромагнитных излучений по-разному влияет на развитие живого организма. В частности, ЭМИ светового диапазона (с длиной волн 0,39...0,76 мкм) не только играют огромную роль, являясь сильным физиологическим фактором биоритмики живого, но и оказывают мощное информационное воздействие на организм через органы зрения или другие световые рецепторы.
В отношении действия естественных полей отметим, что усиление электрического поля перед грозой и во время грозы характеризуется дискомфортностью самочувствия человека, а магнитные бури, связанные с солнечной активностью, влияют не только на ослабленных и пожилых людей, но являются одной из причин многих автодорожных и других аварий. Ослабленные естественные поля стали предметом изучения прежде всего в связи с развитием космонавтики. Опыты, проведенные над животными (в частности, мышами), показывают, что значительное уменьшение геомагнитного поля через определенный отрезок времени (во втором поколении) способно вызвать существенное изменение процессов жизнедеятельности: нарушается деятельность печени, почек, половых желез, но самое главное — появляются опухоли в разных органах.
Существует гипотеза ученого из США Мак-Лина, связывающая увеличение раковых заболеваний человека со снижением магнитного поля нашей планеты, которое по его расчетам за последние 2,5 тысячи лет уменьшилось на 66%. Экранирование от электрических полей также не проходит бесследно для живых организмов. Было отмечено увеличение смертности подопытных мышей после 2-3 недель пребывания в экранированном от внешних электрических полей пространстве, прежде всего за счет нарушений регуляции обмена веществ в организме. В 2003 г. приняты санитарные нормы, в которых установлен новый показатель — ослабление геомагнитного поля.
Механизм воздействия ЭМП на биологические объекты очень сложен и недостаточно изучен. Но в упрощенном виде это воздействие можно представить следующим образом: в постоянном электрическом поле молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются и ориентируются по направлению поля в жидкостях, в частности в крови, под электрическим воздействием появляются ионы и, как следствие, токи. Однако ионные токи будут протекать в ткани только по межклеточной жидкости, так как при постоянном поле мембраны клеток, являясь хорошими изоляторами, надежно изолируют внутриклеточную среду.
При повышении частоты внешнего ЭМП электрические свойства живых тканей меняются: они теряют свойства диэлектриков и приобретают свойства проводников, причем это изменение происходит неравномерно. С дальнейшим возрастанием частоты индуцирование ионных токов постепенно замещается поляризацией молекул.
Переменное поле вызывает нагрев тканей человека как за счет переменной поляризации диэлектрика, так и за счет появления токов проводимости. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля. На высоких частотах, прежде всего в диапазоне радиочастот (10°... 1011 Гц), энергия проникшего в организм поля многократно отражается, преломляется в многослойной структуре тела с разными толщинами слоев тканей. Вследствие этого энергия ЭМП поглощается неодинаково, поэтому воздействие на разные ткани происходит также неодинаково. Тепловая энергия, возникшая в тканях человека, увеличивает общее тепловыделение тела. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять избыточное тепло, возможно повышение температуры тела. Это происходит, начиная с интенсивности поля равной 100 Вт/м2. Это значение называется тепловым порогом. Органы и ткани человека, обладающие слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению (мозг, глаза, почки, кишечник, семенники). Перегревание тканей и органов ведет к их заболеваниям, а повышение температуры тела на 1°С и выше недопустимо из-за возможных необратимых изменений.
Исследования показали, что влияние ЭМП высоких частот, и особенно СВЧ, на живой организм обнаруживается и при интенсивностях ниже тепловых порогов, то есть имеет место их нетепловое воздействие, которое, как предполагают, является результатом ряда микропроцессов, протекающих под действием полей.
Отрицательное воздействие ЭМП вызывает как обратимые, так и необратимые изменения в организме: торможение рефлексов, понижение кровяного давления (гипотонию), замедление сокращений сердца (брадикардию), изменение состава крови в сторону увеличения числа лейкоцитов и уменьшения эритроцитов, помутнение хрусталика глаза (катаракту).
Субъективные критерии отрицательного воздействия ЭМП — это головные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, нарушения сна, одышка, ухудшение зрения, повышение температуры тела.
Наряду с биологическим действием, электростатическое поле и электрическое поле промышленной частоты обусловливают возникновение разрядов между человеком и другим объектом, имеющим иной, чем у человека, потенциал. Зарегистрированные при этом токи не представляют особой опасности, но могут вызывать неприятные ощущения. В любом случае такого рода воздействия можно предотвратить путем простого заземления крупногабаритных (автобус, металлическая крыша деревянного здания и пр.) и протяженных (трубопровод, проволочная изгородь и т. п.) объектов, так как на них из-за большой емкости накапливается достаточный заряд и существенный потенциал, которые могут обусловить заметный разрядный ток.
В последнее время появляются публикации о возможном влиянии неинтенсивных магнитных полей на возникновение злокачественных заболеваний. В частности, ученые Швеции обнаружили, что дети до 15 лет, проживающие около ЛЭП, при магнитной индукции 0,2 мкТл заболевают лейкемией в 2,7 раза чаще, чем в контрольной группе, удаленной от ЛЭП, и в 3,8 раза чаще, если индукция выше 0,3 мкТл, то есть при напряженности магнитного поля около 0,24 А/м.