Дія електромагнітних полів та випромінювань на організм людини

Дія електромагнітних полів та випромінювань на організм людини 
 
 
 
 

План  

1. Вступ  

2. Типи електромагнітних  випромінювань  

3. ВЧ та УВЧ  діапазони  

4. СВЧ діапазон  

5. Оптичне випромінювання  

6. Лазерне випромінювання  

7. Захист організму  від негативного впливу електромагнітних полів  

Вступ  

З того часу, коли почалося практичне використання радіо, люди почали спостерігати шкідливий  вплив радіохвиль на організми живих  істот, у тому числі й людей.  

Наприклад, у  моряків, що несуть службу на кораблях, досить часто спостерігається пригнічений настрій та головні болі. Першим дослідником цього явища був лікар Павло Іванович Іжевський, який, до речі, був досить близьким знайомим винахідника радіо Олександра Степановича Попова.  

Усі ЕМП і  випромінювання поділяють на природні й антропогенні.  

Оточуюче нас  середовище завжди перебувало під впливом  електромагнітних полів. Ці поля називаються  фоновим випромінюванням та спричинені природою. З розвитком науки й  техніки фонове випромінювання значно підсилилося. Тому електромагнітні поля, які можна віднести до антропогенних, значно перевищують природний фон і останнім часом перетворилися на небезпечний екологічний чинник.  

Типи електромагнітних випромінювань  

Розглянемо з  початку поля природного походження. Навколо Землі існує електричне поле середньої напруженості 130 В/м. Воно зменшується від середніх широт до полюсів та до екватора, а також з віддаленням від земної поверхні. Спостерігають річні, добові та інші варіації цього поля. Також це поле постійно змінюється під впливом грозових розрядів, опадів та інших природних катаклізмів.  

Також існує  магнітне поле напруженістю 47.8 А/м та 39.8 А/м на північному та південному полюсах відповідно. Це поле коливається  з 80- та 11-річними циклами змін, а  також більш короткочасними змінами з різних причин, пов’язаних із сонячною активністю. Також існує магнітне поле 19.9 А/м на магнітному екваторі. Це поле інколи змінюється під впливом магнітних бур. Також земля постійно знаходиться під впливом електромагнітного поля, що випромінюється сонцем. Діапазон частот цього випромінювання приблизно дорівнює 10МГц-10ГГц. Слід взагалі зазначити, що електромагнітне поле Землі постійно змінюється через низку факторів, як то сонячна активність, процеси у земних надрах та інше. Щодо спектра сонячного випромінювання, то він знаходиться біля короткохвильової області та поєднує у собі інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання. Інтенсивність цього випромінювання має постійну властивість періодично змінюватися та досить сильно збільшуватися під час атмосферних спалахів.  

Ці поля впливають  на біологічні об’єкти протягом всього часу їх життя. Тому у процесі еволюції людина пристосувалася до їх впливу і  виробила здатність захищатися від  можливих ушкоджень за рахунок природних  чинників. Проте науковцями спостерігається зв’язок між спалахами сонячної активності і змінами електромагнітного поля, що спричиняється цим процесом та деякими групами захворювань людей. Також, вивчаючи це явище, вченні помітили зміну умовно-рефлекторної діяльності тварин у рамках цього процесу. Систематичні дослідження щодо впливу електромагнітних полів на організм людини почалися десь з 50-х років. Наведу на малюнку спектр електромагнітного випромінювання:  
 

  

Існує така номенклатура діапазонів згідно регламенту радіозв’язку:  

30-300 кГц НЧ  

300-3000 кГц СЧ  

3-30 МГц ВЧ  

30-300 МГц метрові  

300-3000 МГц УВЧ  

3-30 ГГц СВЧ  

30-300 ГГц КВЧ  

Електромагнітні поля НЧ часто використовують у термічній  обробці. ВЧ – у радіозв’язку, медицині, телебаченні, радіомовленні. Простір коло джерела поля поділяють на зони: ближню (зона індукції) та дальню (зона випромінювання). Границя між зонами дорівнює R=l/2pi. В залежності від розташування зони характеристиками поля є: у ближній зоні – складова вектора напруженості електромагнітного поля; у дальній – енергетична характеристика, інтенсивність щільності енергетичного потока.  

ВЧ та УВЧ  діапазони  

Розглянемо випромінювання ВЧ та УВЧ діапазонів. Медичні обстеження засвідчили суб’єктивні розлади, що спостерігаються під час роботи: слабкість, підвищена втомлюваність, пітливість, сонливість, а також розлад сну, головний біль, болі в області серця. Пригнічуються також харчові та статеві рефлекси. Також вченими було зафіксовано зміни показників білкового та вуглеводного обміну, збільшення концентрації азоту в організмі, а також зменшення концентрації альбуміну та підвищення глобуліну. Крім того, фіксують деякі зміни у крові, а саме: збільшення кількості лейкоцитів, тромбоцитів, та інше.  

При дослідженні  впливу електромагнітних полів на організм людини, взяли під нагляд тестову групу людей, що мешкали поблизу радіостанцій. Це дослідження дало дуже цікавий та тривожний результат: у цій контрольній групі кількість скарг на здоров’я майже у два рази перевищувала середню. При дослідженні дітей було виявлено порушення розумової працездатності, зниження уваги через розвиток послідовного гальмування та пригнічення нервової системи. Було також виявлено, що внаслідок дії електромагнітних полів страждає також і імунно-біологічна система. Можливе також виникнення гострих та хронічних хвороб та функціональні порушення у роботі майже усіх систем організму. Зміни діяльності нервової та серцево-судинної систем мають кумулятивний характер, та не зважаючи на це при припиненні впливу, а також поліпшенні умов праці, як правило, спостерігається покращення їх функціонування. Тривалий вплив електромагнітних полів все одно призводить до стійких порушень та захворювань.  

СВЧ діапазон  

Активність впливу полів різних діапазонів частот зростає  з ростом частоти і дуже серйозно впливає у СВЧ діапазоні. У цьому діапазоні працюють багато теле- та радіостанцій, а також майже усі радіорелейні станції, радіолокатори, та інше. На заході хвилі цього діапазону прийнято називати “мікрохвилями”. СВЧ випромінювання поширюється у межах прямої видимості. На деяких ділянках діапазону СВЧ хвилі розсіюються молекулами кисню, атмосферними опадами, та інше, що обмежує дальність їх поширення. У наведеній вище апаратурі, що використовує СВЧ діапазон, його використовування пов’язане із зменшенням перешкод та більш високої якості передачі інформації ніж у УВЧ діапазоні.  

Але, слід зазначити, що сучасна побутова та корпоративна апаратура зв’язку досить широко використовує саме УВЧ діапазон. У  ньому працює більшість телефонів  мобільного зв’язку, безпроводні комп’ютерні мережі, транкингові радіостанції та інше. Це насамперед пов’язане з небезпекою використання апаратури, яка працює у діапазонах високих частот в безпосередній близькості від людини.  

Через те, що випромінювання СВЧ при поглинанні середовищем, яким є поганий провідник, спричиняє його нагрівання, цей діапазон дуже широко використовують у промислових установках. Подібні установки використовуються й у побуті. Слід до цього навести приклад СВЧ (микрохвильової) пічі. Тому розповіді про небезпеку використання СВЧ-пічей мають досить вагому підставу. Це явище також посприяло створенню вченими терапевтичної апаратури, що базується на властивостях СВЧ випромінювання. Також слід зазначити, що саме через ці властивості СВЧ випромінювання використовують для передачі енергії променем на великі відстані. Коли розглядали проекти будівництва сонячних електростанцій на околоземній орбіті, саме ця технологія розгадалася як базова для передавання отриманої енергії з космоса на Землю. Але до цього стоїть ще багато не розв’язаниз технологічних проблем, пов’язаних із практичним використанням цієї технології.  

При використанні СВЧ діапазону здебільшого встановлюють не напрямлені антени, а можливість сфокусувати випромінювання у вузький  промінь антеною невеликих габаритів. У межах цього променя інтенсивність електромагнитного поля значно збільшується, а за його межами стає ледь помітною. Це дозволяє досить чітко визначати зони, що є небезпечними для здоров’я.

     Досить багато вчених зараз зосереджують свою увагу у наукових працях саме на СВЧ діапазоні та його впливі на біологічні об’єкти. В одній з таких робот наведен приклад про прояви дії СВЧ залежно від інтенсивності опромінення.  

При інтенсивності  поля близько 20 мкВт/см2 спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску. Ця дія більш сильна у людей, що вже підпадали під подібне опромінення. З ростом інтенсивності проявляються електрокардіографічні зміни. Потім відмічається прискорення пульсу, коливання об’єму крові. При досяганні відмітки інтенсивності у 6мВт/см2 відмічають зміни у статевих залозах, у крові та помутніння кришталика. Далі можуть почати відчуватися навіть такі страшні симптоми, як розриви капілярів і крововиливи у легені та печінку.  

Подальше опромінення  помітно впливає на тканини, викликає больові почуття. Якщо інтенсивність  перевищує 1 Вт/см2, це спричиняє швидку втрату зору.  

Пошкодження органів  зору, до речі, являє собою один з  найсерйозніших ефектів спричинених  електромагнитними полями СВЧ діапазону. На низьких частотах такі ефекти не спостерігаються, тому вони є специфічними саме для СВЧ діапазону. Ступень ушкодження внаслідок пораження електромагнитними полем СВЧ діапазону може бути різною і частіше залежить від інтенсивності опромінення та часу його дії. Ушкодження зору спричиняє напруженість поля, яка зменшується з ростом частоти.  

Оптичне випромінювання  

Тепер звернемо свою увагу на так званому “оптичному випромінюванні”. Під цим терміном ми розуміємо хвилі видимого для людського ока діапазону хвиль. Цей діапазон розташован у межах 0.4-0.77 мкм. Також до оптичного випромінювання відносять інфрачервоне (ІЧ), яке знаходиться у діапазоні 0.11-0.1 мкм та ультрафіолетове, яке відповідно знаходиться у межах 0.4-0.5 мкм. Тому ми можемо зрозуміти, що з боку довгих хвиль між оптичним та СВЧ діапазоном знаходиться маловивчений діапазон субміліметрових хвиль, які займають ділянку діапазону 1.0-0.1 мм. Цей діапазон є досить незручним для практичного використання. З боку коротких хвиль знаходиться рентгенівське випромінювання.  

Джерела випромінювання ІЧ діапазону можна побачити скрізь у побуті та у виробництві. Це велика кількість елементів та вузлів радіоапаратури, напівпровідникові та квантові прилади, трансформатори, та багато інших.  

Лазерне випромінювання  

Слід також  окремо розглянути лазерне випромінювання. Воно є досить цікавим для вивчення. Науковці звернули увагу, що вплив лазерного  випромінювання на біологічні тканини  може призвести до теплової, ударної  дії та світлового тиску. Залежно від різних обставин прояви кожного ефекту окремо чи їхня сумарна дія можуть набувати досить різних значень.  

При великій  інтенсивності та малих тривалостях  імпульсу спостерігають ударну дію  лазерного випромінювання, яка поширюється  досить швидко та призводить до пошкодження внутрішних тканин. При цьому зовсім непомітними залишаються зовнішні прояви. Майже головним елементом дії лазерного випромінювання на організм є тепловий ефект, через який можуть з’явитися опіки. Також можуть спостерігатися більш серйозні наслідки, такі як руйнування, деформація і навіть часткове випаровування клітинних структур. При дії лазерного випромінювання менших інтенсивностей можна спостерігати видимі зміни у організму, а саме порушення пігментації, почервоніння з досить чіткими кордонами зони, що зазнала пораження. Шкірні оболонки значною мірою захищають внутрішні системи організму від серйозних уражень внаслідок дії лазеру. Але деякі дослідження показали цікавий результат – інколи опромінення ділянок шкіри може призвести до порушення низки систем організму, зокрема нервової та сердцево-судинної.  

Наслідком навіть не дуже високих доз лазерного  випромінювання можуть стати майже  такі симптоми, як і при СВЧ-опроміненні. Це і нестійкий стан артеріального  тиску, і порушення серцевого ритму, а також втома, роздратування та інше. Ці порушення є зворотніми та мають властивість зникати з часом після деякого відпочинку.  

Як і СВЧ, найбільшої шкоди лазерне випромінювання завдає очам. Найбільша небезпека спостерігається  в ультрафіолетовому діапазоні. За таких умов може статися коагуляція білка, рогівки та опік слизової оболонки, що може спричинити сліпоту. Промені з видимого діапазону мають властивість впливати на клітини сітківки. Через це може спостерігатися як тимчасова сліпота так і втрата зору внаслідок опіку. Випромінювання інфрачервоного діапазону є більш небезпечним, проте також може призвести до сліпоти.  

Тобто можна  зробити висновок, що лазерне опромінення  може пошкодити усі структури  ока. Внаслідок того, що око є оптичною системою, можна спостерігати також непрямий вплив, а другорядні ефекти, яки є реакцією організму на опромінення.  

При лазерному  опроміненні у біологічних тканинах виникають вільні радікали. Вони беруть активну участь у взаємодії з  молекулами та порушують нормальний процес обміну речовинами у организмі на рівні клітин. Це призводить до загального погіршення стану здоров’я.  

Захист організму  від негативного впливу електромагнитних полей  

Для захисту  людини від щкідливого впливу електромагнитних полей приймаються нормативи та стандарти. Треба зазначити, що будь-які норми та стандарти, пов’язані із захистом людини від небезпечного впливу, завжди являють собою компромісс між перевагами використання нових технологій та нової техніки і можливим ризиком, спричиненим цим використанням.