Электромагнитные поля

На протяжении миллиардов лет естественное магнитное поле Земли, являясь первичным экологическим фактором, постоянно воздействовало на состояние природных экосистем. В процессе эволюционного развития отдельные организмы и биота в целом адаптировались к этому естественному фону. Определенное отрицательное воздействие естественного магнитного поля на биоту и на организм человека наблюдается лишь в периоды повышенной солнечной активности, когда под влиянием мощного потока заряженных частиц, исходящего от Солнца, магнитное поле Земли испытывает кратковременные резкие изменения своих основных характеристик.

Это явление, получившее название магнитных бурь, негативно отражается на функционировании организма человека и, вообще, на состоянии всех экосистем. В этот период отмечается ухудшение состояния больных, в особенности, страдающих сердечно-сосудистыми и нервно-соматическими заболеваниями. Влияют магнитные поля и на животных, в особенности, на птиц и насекомых.

На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса все более заметное влияние на биоту оказывают электромагнитные поля, обусловленные деятельностью человека. Неионизирующая часть полного спектра электромагнитных излучений лежит в диапазоне от 0 до 10¹⁵ Гц. Международная классификация электромагнитных волн по частоте и длине волны приведена в следующей таблице.

В электромагнитном поле выделяют ближнюю и дальнюю зоны. В ближней зоне, соответствующей расстояниям от источника, меньшим длины волны l, электромагнитное поле можно считать квазистатическим. Ближняя зона представляет собой зону формирования волны, напряженность поля в ней убывает с расстоянием как r ^-3. В дальней зоне волна считается уже сформированной, напряженность поля в ней убывает как r ^-1.

Основными источниками электромагнитных полей в окружающей среде служат линии электропередач (ЛЭП), телевизионные и радиолокационные станции. На территории СНГ общая протяженность наиболее распространенных ЛЭП-500 превышает 20000 км (кроме ЛЭП-500 имеются также ЛЭП-150, ЛЭП-300 и ЛЭП-750). Линии электропередач и некоторые другие энергетические установки создают вокруг себя электромагнитные поля промышленной частоты (50 Гц) напряженностью, в сотни раз превышающей уровень для полей естественного происхождения. Напряженность электрического поля под ЛЭП может достигать десятков тысяч В/м.

Электротранспорт является мощным источником магнитного поля в диапазоне 0 – 10³ Гц. Среднее значение магнитной индукции в электричках и на транспорте с приводом от постоянного тока составляет примерно 20 мкТл.

Источниками электромагнитных полей частотой 50 Гц в жилых помещениях являются электропроводка и бытовые приборы (холодильники, утюги, пылесосы, телевизоры, компьютеры и т.п.). Наибольший вклад может вносить электротехническое оборудование здания – трансформаторы, кабельные линии. Величина электрического поля в обычной квартире составляет 1 – 10 В/м. У незаземленного монитора персонального компьютера значение напряженности электрического поля может достигать 150 – 170 В/м на расстоянии 0,5 м.

К источникам электромагнитных полей в частотном диапазоне 3 кГц – 300 ГГц относятся:

· Передатчики НЧ- СЧ- и ВЧ-диапазонов. Только Министерству связи России принадлежит более 100 передающих радиоцентров, некоторые из которых располагаются среди жилой застройки;

· Радиостанции ДВ (30 – 300 кГц). Длины волн в указанном диапазоне составляют порядка нескольких км, поэтому на расстояниях от антенны, меньших длины волны, электромагнитное поле может быть очень существенным. Так, на расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 500 кВт, работающего на частоте 150 кГц, напряженность электрического поля достигает 630 В/м, а магнитного – 1,2 А/м;

· Радиостанции СВ (300 кГц – 3 МГц). На расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 50 кВт напряженность электрического поля может составлять около 275 В/м;

· Радиостанции КВ (3 – 30 МГц). Передатчики этого диапазона имеют, как правило, меньшую мощность. Чаще всего их размещают в городах на крышах зданий на высоте 10 – 100 м. Передатчик мощностью 100 кВт на расстоянии 100 м может создавать поле напряженностью около 45 В/м;

· Телевизионные передатчики. Обычно их располагают в городах. Напряженность электрического поля, генерируемого антенной передатчика мощностью 1 МВт на расстоянии 1 км от антенны достигает 15 В/м;

· Системы мобильной радиосвязи работают на частоте 27 МГц. Напряженность электрического поля переносной станции вблизи от антенны может составлять 200 В/м, поэтому такие станции требуют, как правило, использования средств защиты от электромагнитных полей;

· В России быстро развивается сотовая связь, основанная на разделении обслуживаемой территории на соты радиусом 0,5 – 35 км, в центре которых располагаются базовые станции, работающие с подвижными станциями, роль которых играют мобильные телефоны.

В основе биологического действия электромагнитных полей лежат различные процессы, протекающие в биологических тканях и органах. Одним из таких процессов является поляризация диэлектрической среды, которой служит биологическая ткань. Процессы поляризации связаны, в основном, с наличием дипольных электрических моментов у белковых молекул и других макромолекулярных структур, у молекул свободной воды в цитоплазме клеток и т.д.

Процессы поляризации значительно усиливаются за счет резонанса, когда частота внешнего поля оказывается равной собственной частоте осцилляторов среды, либо за счет спонтанной поляризации, характерной для сегнетоэлектриков, у которых дипольные моменты могут самопроизвольно приобретать одинаковую ориентацию, образуя домены размерами до 10 нм. Во внешнем электрическом поле сегнетоэлектрики поляризуются в десятки и сотни раз сильнее обычных диэлектриков.

Эффекты, вызываемые действием магнитного поля, значительно слабее, по сравнению с электрическим полем, поскольку заряды в биологической ткани движутся с нерелятивистскими скоростями.

Следует отметить, что последствия воздействия электромагнитных полей в различных частотных диапазонах на биологические объекты и, в частности, на организм человека изучены в недостаточной степени и могут быть как положительными, так и негативными. Например, экспериментально выявлено специфическое действие микроволнового излучения на мембраны клеток. Микроволны интенсивностью 0,1 – 1 мВт/см² могут оказывать стабилизирующее воздействие на мембраны эритроцитов человека. Такой эффект обусловлен, по-видимому, ростом интенсивности взаимодействия белков и липидов в мембранах.

В других экспериментах было показано, что миллиметровое излучение интенсивностью 30 и 100 мВт/см² синхронизирует циклы размножения в культуре дрожжей.

Существует гипотеза об электромагнитной природе процессов управления защитными функциями живого организма, которая позволяет достаточно просто объяснить медико-биологическое действие миллиметрового излучения. Ключевой является идея о генерации живой клеткой собственных колебаний акустоэлектрической природы, возникающих вследствие деформации клеточной мембраны. Согласно этой гипотезе, возникновение в клетках таких автоколебаний, тесно связанных с биохимическими и биофизическими процессами, представляет собой начальный этап действия общего механизма защиты организма. Внешнее воздействие электромагнитного излучения КВЧ-диапазона интенсифицирует деятельность защитных функций организма, если частота излучения соответствует спектру частот собственных колебаний осцилляторов клеток; при этом ускоряются процессы биосинтеза белка.

Однако в целом электромагнитные поля чаще оказывают на организм человека негативное воздействие, нежели положительное. В частности, электромагнитные поля оказывают отрицательное воздействие на иммунную систему организма. Исследования показали, что под влиянием микроволнового излучения низкой интенсивности возможно возникновение явлений аутоиммунитета, когда в организме образуются антитела, направленные против собственных тканей. Под влиянием электромагнитных полей наблюдается увеличение содержания адреналина в крови, активация процессов свертывания крови.

Негативное воздействие электромагнитных полей на человека и на биоту экосистем пропорционально мощности излучения и времени пребывания в поле излучения. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП, проявляется уже при напряженности поля, равной 1000 В/м. У человека нарушается работа эндокринной системы, процессы метаболизма, функции головного и спинного мозга и др.

Негативное воздействие неионизирующих электромагнитных излучений от радиотелевизионных и радиолокационных станций изучалось, в частности, японскими учеными, которые обнаружили заметное увеличение частоты заболеваний катарактой глаз в районах, расположенных поблизости от мощных излучающих теле- и радиоантенн.

Национальным институтом охраны труда и профилактики профессиональных заболеваний США было проведено обследование операторов видеотерминалов (мониторов персональных компьютеров), которое показало, что они подвержены стрессам в значительно большей степени, чем работники других профессиональных групп. Операторы жаловались на пелену перед глазами, сыпь на лице, хроническую головную боль, тошноту, головокружение, сильную возбудимость, депрессию, быструю утомляемость, снижение трудоспособности и нарушение сна.

Поиск по сайту: