Електромагнітні поля - студопедія
Протягом мільярдів років природне магнітне поле Землі, будучи первинним екологічним фактором, постійно впливало на стан природних екосистем. У процесі еволюційного розвитку окремі організми і біота в цілому адаптувалися до цього природного фону. Певне негативний вплив природного магнітного поля на біоту і на організм людини спостерігається лише в періоди підвищеної сонячної активності, коли під впливом потужного потоку заряджених частинок, що виходить від Сонця, магнітне поле Землі відчуває короткочасні різкі зміни своїх основних характеристик.
Це явище, що отримало назву магнітних бур. негативно відбивається на функціонуванні організму людини і, взагалі, на стані всіх екосистем. У цей період відзначається погіршення стану хворих, особливо, які страждають серцево-судинними і нервово-соматичними захворюваннями. Впливають магнітні поля і на тварин, особливо, на птахів і комах.
На нинішньому етапі розвитку науково-технічного прогресу все більш помітний вплив на біоту надають електромагнітні поля, обумовлені діяльністю людини. Неіонізуючої частини повного спектру електромагнітних випромінювань лежить в діапазоні від 0 до 10 15 Гц. Міжнародна класифікація електромагнітних хвиль по частоті і довжині хвилі приведена в таблиці нижче.
Назва діапазону радіочастот
Назва діапазону радіохвиль
В електромагнітному полі виділяють ближню і дальню зони. У ближній зоні, відповідної відстаням від джерела, меншим довжини хвилі l, електромагнітне поле можна вважати квазистатическим. Ближня зона є зоною формування хвилі, напруженість поля в ній зменшується з відстанню як r - 3. В далекій зоні хвиля вважається вже сформованої, напруженість поля в ній зменшується як r - 1.
Електротранспорт є потужним джерелом магнітного поля в діапазоні 0 - 10 3 Гц. Середнє значення магнітної індукції в електричках і на транспорті з приводом від постійного струму становить приблизно 20 мкТл.
Джерелами електромагнітних полів частотою 50 Гц в житлових приміщеннях є електропроводка і побутові прилади (холодильники, праски, пилососи, телевізори, комп'ютери і т.п.). Найбільший внесок може вносити електротехнічне обладнання будівлі - трансформатори, кабельні лінії. Величина електричного поля в звичайній квартирі становить 1 - 10 В / м. У незаземленного монітора персонального комп'ютера значення напруженості електричного поля може досягати 150 - 170 В / м на відстані 0,5 м.
До джерел електромагнітних полів в частотному діапазоні 3 кГц - 300 ГГц відносяться:
· Передавачі НЧ СЧ-і ВЧ-діапазонів. Тільки Міністерству связіУкаіни належить понад 100 передавальних радіоцентрів, деякі з яких розташовуються серед житлової забудови;
· Радіостанції ДВ (30 - 300 кГц). Довжини хвиль в зазначеному діапазоні становлять близько кількох км, тому на відстанях від антени, менших довжини хвилі, електромагнітне поле може бути дуже суттєвим. Так, на відстані 30 м від антени передавача потужністю 500 кВт, що працює на частоті 150 кГц, напруженість електричного поля досягає 630 В / м, а магнітного - 1,2 А / м;
· Радіостанції СВ (300 кГц - 3 МГц). На відстані 30 м від антени передавача потужністю 50 кВт напруженість електричного поля може складати близько 275 В / м;
· Радіостанції КВ (3 - 30 МГц). Передавачі цього діапазону мають, як правило, меншу потужність. Найчастіше їх розміщують в містах на дахах будівель на висоті 10 - 100 м. Передавач потужністю 100 кВт на відстані 100 м може створювати поле напруженістю близько 45 В / м;
· Телевізійні передавачі. Зазвичай їх розташовують в містах. Напруженість електричного поля, що генерується антеною передавача потужністю 1 МВт на відстані 1 км від антени досягає 15 В / м;
· Системи мобільного радіозв'язку працюють на частоті 27 МГц. Напруженість електричного поля переносний станції поблизу від антени може становити 200 В / м, тому такі станції вимагають, як правило, використання засобів захисту від електромагнітних полів;
В основі біологічної дії електромагнітних полів лежать різні процеси, що протікають в біологічних тканинах і органах. Одним з таких процесів є поляризація діелектричної середовища, якої служить біологічна тканина. Процеси поляризації пов'язані, в основному, з наявністю дипольних електричних моментів у білкових молекул і інших макромолекулярних структур, у молекул вільної води в цитоплазмі клітин і т.д.
Процеси поляризації значно посилюються за рахунок резонансу, коли частота зовнішнього поля виявляється рівною власній частоті осциляторів середовища, або за рахунок спонтанної поляризації, характерною для сегнетоелектриків, у яких дипольні моменти можуть мимовільно купувати однакову орієнтацію, утворюючи домени розмірами до 10 нм. У зовнішньому електричному полі сегнетоелектрики поляризуються в десятки і сотні разів сильніше звичайних діелектриків.
Ефекти, викликані дією магнітного поля, значно слабкіше, в порівнянні з електричним полем, оскільки заряди в біологічної тканини рухаються з нерелятивістському швидкостями.
Слід зазначити, що наслідки впливу електромагнітних полів в різних частотних діапазонах на біологічні об'єкти і, зокрема, на організм людини вивчені в недостатній мірі і можуть бути як позитивними, так і негативними. Наприклад, експериментально виявлено специфічну дію мікрохвильового випромінювання на мембрани клітин. Мікрохвилі інтенсивністю 0,1 - 1 мВт / см 2 можуть надавати стабілізуючий вплив на мембрани еритроцитів людини. Такий ефект обумовлений, мабуть, зростанням інтенсивності взаємодії білків і ліпідів в мембранах.
В інших експериментах було показано, що міліметрове випромінювання інтенсивністю 30 і 100 мВт / см 2 синхронізує цикли розмноження в культурі дріжджів.
Існує гіпотеза про електромагнітну природу процесів управління захисними функціями живого організму, яка дозволяє досить просто пояснити медико-біологічне дію міліметрового випромінювання. Ключовою є ідея про створення живої клітиною власних коливань акустоелектричних природи, що виникають внаслідок деформації клітинної мембрани. Відповідно до цієї гіпотези, виникнення в клітинах таких автоколивань, тісно пов'язаних з біохімічними і біофізичними процесами, являє собою початковий етап дії загального механізму захисту організму. Зовнішній вплив електромагнітного випромінювання КВЧ-діапазону інтенсифікує діяльність захисних функцій організму, якщо частота випромінювання відповідає спектру частот власних коливань осциляторів клітин; при цьому прискорюються процеси біосинтезу білка.
Однак в цілому електромагнітні поля частіше надають на організм людини негативний вплив, ніж позитивне. Зокрема, електромагнітні поля негативно впливають на імунну систему організму. Дослідження показали, що під впливом мікрохвильового випромінювання низької інтенсивності можливе виникнення явищ аутоиммунитета, коли в організмі утворюються антитіла, спрямовані проти власних тканин. Під впливом електромагнітних полів спостерігається збільшення вмісту адреналіну в крові, активація процесів згортання крові.
Негативний вплив електромагнітних полів на людину і на біоту екосистем пропорційно потужності випромінювання і часу перебування в поле випромінювання. Несприятливий вплив електромагнітного поля, створюваного ЛЕП, виявляється вже при напруженості поля, яка дорівнює 1000 В / м. У людини порушується робота ендокринної системи, процеси метаболізму, функції головного і спинного мозку та ін.
Негативний вплив неіонізуючих електромагнітних випромінювань від радіотелевізійних і радіолокаційних станцій вивчалося, зокрема, японськими вченими, які виявили помітне збільшення частоти захворювань катарактою очей в районах, розташованих поблизу від потужних випромінюючих теле- і радіоантен.