Источники электромагнитных излучений

             ТБОУ ВПО Забайкальский гуманитарно-педагогический

                            университет им. Н.Г. Чернышевского 
 
 
 
 

                                  Технолого-экономический факультет

                                      Социально-культурный сервис 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                Содержание 

Введение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

           В процессе жизнедеятельности  человек подвергается воздействию  различных опасностей, под которыми  обычно понимают явления, процессы, объекты, способные в определённых условиях наносить ущерб здоровью человека непосредственно или косвенно, то есть вызывать различные нежелательные последствия. 

           Электромагнитные волны возникают при ускоренном движении электрических зарядов. Электромагнитные волны - взаимосвязанное распространение в пространстве изменяющихся электрического и магнитного полей. Совокупность этих полей, неразрывно связанных друг с другом, называется электромагнитным полем.

       В настоящее время человек имеет дело с различными приборами- источниками электромагнитных волн на предприятиях и в быту, которые излучают энергию и тем самым оказывают влияние на организм человека.

       Источниками естественных электромагнитных полей являются атмосферное электричество, космические лучи, излучение солнца, а также искусственные источники: различные генераторы, лазерные установки, линии электропередач, измерительные приборы, устройства защиты и автоматики и др.

       Несмотря на то, что длина электромагнитных волн и их свойства различны, все они, начиная от радиоволн и заканчивая, гамма- излучением, - одной физической природы.

       Для того чтобы человек не подвергался воздействию неблагоприятного для него электромагнитного излучения, необходимо как можно больше знать об этом.

       Каждый человек должен точно знать, как обращаться с электроприборами, чтобы избежать их неблагоприятного воздействия. Необходимо помнить о том, что большинство приборов, которые мы используем в быту, являются источниками электромагнитного излучения.

       Каждый человек должен определить для себя, как правильно использовать электроприборы, как уберечься от электромагнитного излучения или как можно меньше подвергаться его неблагоприятному воздействию.

       Если же вы уже испытали на себе отрицательное воздействие электромагнитного излучения, то необходимо знать, как уменьшить его неблагоприятное воздействие на организм.

       Но также необходимо помнить, что, например, слабые электромагнитные поля не только не наносят вреда человеку, но и необходимы для его существования.

       Таким образом, без естественного электромагнитного излучения человек жить не может, а искусственное оказывает неоднозначное влияние на его организм. Поэтому целью изучения электромагнитных излучений является правильная защита от электромагнитных излучений во избежание изменений в организме человека.

     Источники электромагнитных излучений 

       Все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки являются источниками искусственных полей и излучений, но разной интенсивности.

       По мере убывания длины волны в диапазон включаются радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет (световые лучи), ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма- излучение.

       Электростатические поля возникают при работе с легко электризующимися материалами и изделиями, при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока.

       Источниками постоянных магнитных полей являются: электромагниты с постоянным током и соленоиды, магнитопроводы в электрических машинах и аппаратах, литые и металлокерамические магниты, используемые в радиотехнике.

       Источниками электрических полей промышленной частоты являются: линии электропередачи и открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные, соединительные шины, вспомогательные устройства и высоковольтные установки промышленной частоты.

       Источниками электромагнитных излучений радиочастот являются мощные радиостанции, антенны, генераторы сверхвысоких частот, установки индукционного и диэлектрического устройства, исследовательские установки, высокочастотные приборы в медицине и в быту.

       Источниками электростатического поля и электромагнитных излучений в широком диапазоне частот являются персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ), видео дисплейные терминалы (ВДТ) на электронно-лучевых трубках, используемых как в промышленности, научных исследованиях, так и в быту. Главную опасность для пользователей представляет электромагнитное излучение монитора и статический электрический заряд на экране.

       Источником повышенной опасности в быту являются микроволновые печи, телевизоры любых модификаций, мобильные телефоны. В настоящее время признаются источником риска электроплиты с электропроводкой, электрогрили, утюги, холодильники (при работающем компрессоре) и другие бытовые электроприборы, включая электробритвы и электрические чайники.

     Особым  видом электромагнитного излучения  является лазерное излучение, которое  генерируется в специальных устройствах, называемых лазерами. Эти устройства широко применяются в различных областях науки и техники, в медицине, в системах связи по лазерному лучу, для измерения расстояний и в ряде других областей.  

Воздействие на организм человека 

           Степень биологического воздействия электромагнитных полей на организм человека зависит от частоты колебаний, напряженности и интенсивности поля, режима его генерации (импульсное, непрерывное), длительности воздействия. Биологическое воздействие полей разных диапазонов неодинаково. Чем короче длина волны, тем большей энергией она обладает. Высокочастотные излучения могут ионизировать атомы или молекулы в соматических клетках - и таким образом нарушать идущие в них процессы. А электромагнитные колебания длинноволнового спектра хоть и не выбивают электроны из внешних оболочек атомов и молекул, но способны нагревать органику, приводить молекулы в тепловое движение. Причем тепло это внутреннее - находящиеся на коже чувствительные датчики его не регистрируют. Чем меньше тело, тем лучше оно воспринимает коротковолновое излучение, чем больше - тем лучше воспринимает длинноволновое.

            Особенно чувствительны к неблагоприятному  воздействию электромагнетизма  эмбрионы и дети. Человек, создав  такой вид излучения, не успел  выработать к нему защиты. Первичным  проявлением действия электромагнитной энергии является нагрев, который может привести к изменениям и даже к повреждениям тканей и органов. Механизм поглощения энергии достаточно сложен. Наиболее чувствительными к действию электромагнитных полей являются центральная нервная система (субъективные ощущения при этом - повышенная утомляемость, головные боли и т. п) и нейроэндокринная система.

            С нарушением нейроэндокринной  регуляции связывают эффект со  стороны сердечно-сосудистой системы,  системы крови, иммунитета, обменных процессов, воспроизводительной функции и др. Влияние на иммунную систему выражается в снижении фагоцитарной активности нейтрофилов, изменениях комплиментарной активности сыворотки крови, нарушении белкового обмена, угнетении Т-лимфоцитов. Возможны также изменение частоты пульса, сосудистых реакций. Описаны изменения кроветворения, нарушения со стороны эндокринной системы, метаболических процессов, заболевания органов зрения. Было установлено, что клинические проявления воздействия радиоволн наиболее часто характеризуются астеническими, астеновегетативными и гипоталамическими синдромами :

       1. Астенический синдром. Этот синдром, как правило, наблюдается в начальных стадиях заболевания и проявляется жалобами на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушение сна, периодически возникающие боли в области сердца.

       2. Астеновегетативный или синдром нейроциркулярной дистонии. Этот синдром характеризуется ваготонической направленностью реакций (гипотония, брадикардия и др.).

      3. Гипоталамический синдром. Больные повышенно возбудимы, эмоционально лабильны, в отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.

           Поля сверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновению катаракты (помутнению хрусталика), а умеренных - к изменению сетчатки глаза по типу ангиопатии. В результате длительного пребывания в зоне действия электромагнитных полей наступают преждевременная утомляемость, сонливость или нарушение сна, появляются частые головные боли, наступает расстройство нервной системы и др. Многократные повторные облучения малой интенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствам центральной нервной системы, стойким нервно-психическим заболеваниям, изменению кровяного давления, замедлению пульса, трофическим явлениям (выпадению волос, ломкости ногтей и т. п.).

            Аналогичное воздействие на организм человека оказывает электромагнитное поле промышленной частоты в электроустановках сверхвысокого напряжения. Интенсивные электромагнитные поля вызывают у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной системы, страдает нейрогуморальная реакция, половая функция, ухудшается развитие эмбрионов (увеличивается вероятность развития врожденных уродств). Также наблюдаются повышенная утомляемость, вялость, снижение точности движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце (обычно сопровождается аритмией), головные боли. В условиях длительного профессионального облучения с периодическим превышением предельно допустимых уровней у части людей отмечали функциональные перемены в органах пищеварения, выражающиеся в изменении секреции и кислотности желудочного сока, а также в явлениях дискинезии кишечника. Также выявлены функциональные сдвиги со стороны эндокринной системы: повышение функциональной активности щитовидной железы, изменение характера сахарной кривой и т.д. Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит за счет рефлекторного действия поля, а тормозной эффект - за счет прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию поля. В последние годы появляются сообщения о возможности индукции ЭМИ злокачественных заболеваний. Еще немногочисленные данные все же говорят, что наибольшее число случаев приходится на опухоли кроветворных тканей и на лейкоз в частности. Это становится общей закономерностью канцерогенного эффекта при воздействии на организм человека и животных физических факторов различной природы и в ряде других случаев.

           Исследователи США и Швеции установили факт возникновения опухолей у детей при воздействии на них магнитных полей частоты 60 Гц и напряженностью 2-3 мГс в течение нескольких дней или даже часов. Такие поля излучаются телевизором, персональной ЭВМ. Наблюдения за людьми, которые регулярно пользовались электродрелями, показали неблагоприятное для здоровья действие низкочастотных электромагнитных полей частотой 50 - 60 Гц: ночью у большинства испытуемых повышался в крови уровень мелатонина - гормона шишковидной железы, или эпифиза. Эпифиз играет роль основного "ритмоводителя" функций организма Нарушение этого ритма может повлечь за собой серьёзные заболевания, в частности, образование опухоли.

            В конце 1995 года было опубликовано 14 работ по исследованию возможного  развития рака молочной железы  у лиц, имеющих контакт с  электромагнитным полем в производственных условиях или в быту. В Варшаве проводилось исследование, которое показало, что у лиц, облучавшихся электромагнитным полем, вероятность развития рака лимфатической системы и кроветворных органов была больше в 6,7 раза, рака щитовидной железы - в 4,3 раза, наиболее обычен рак легкого при действии микроволнового излучения.  

Защита  от электромагнитных излучений

            Бурное развитие машиностроительных отраслей народного хозяйства привело к использованию в некоторых производствах электромагнитных волн. Причем в ряде случаев человек оказывается подвержен их воздействию. Электромагнитные волны, взаимодействуя с тканями тела человека, вызывают определенные функциональные изменения. При интенсивном облучении эти изменения могут оказать вредное воздействие на организм человека. Знание природы воздействия электромагнитных волн на организм человека, норм допустимых облучений, методов контроля интенсивности излучений и средств защиты от них является совершенно необходимым для специалистов машиностроения в их многогранной практической деятельности.

            Действие электромагнитного излучения на организм человека в основном определяется поглощенной в нем энергией. Известно, что излучение, попадающее на тело человека, частично отражается и частично поглощается в нем. Поглощенная часть энергии электромагнитного поля превращается в, тепловую энергию. Эта часть излучения проходит через кожу и распространяется в организме человека в зависимости от электрических свойств тканей (абсолютной диэлектрической проницаемости, абсолютной магнитной проницаемости, удельной проводимости) и частоты колебаний электромагнитного поля.

            Существенные различия электрических свойств кожи, подкожного жирового слоя, мышечной и других тканей обусловливают сложную картину распределения энергии излучения в организме человека. Точный расчет распределения тепловой энергии, выделяемой в организме человека при облучении, практически невозможен. Тем не менее, можно сделать следующий вывод: волны миллиметрового диапазона поглощаются поверхностными слоями кожи, сантиметрового — кожей и подкожной клетчаткой, дециметрового — внутренними органами.

           Кроме теплового действия электромагнитные излучения вызывают поляризацию молекул тканей тела человека, перемещение ионов, резонанс макромолекул и биологических структур, нервные реакции и другие эффекты.

Из сказанного следует, что при облучении человека электромагнитными волнами в  тканях его организма происходят сложнейшие физико-биологические процессы, которые могут явиться причиной нарушения нормального функционирования как отдельных органов, так и организма в целом.

Люди, работающие под чрезмерным электромагнитным излучением, обычно быстро утомляются, жалуются на головные боли, общую слабость, боли в области сердца. У них увеличивается потливость, повышается раздражительность, становится тревожным сон. У отдельных лиц при длительном облучении появляются судороги, наблюдается снижение памяти, отмечаются трофические явления (выпадение волос, ломкость ногтей и т. д.).

            Нормы допустимого облучения устанавливаются для обеспечения безопасных условий труда обслуживающего персонала источников излучения и всех окружающих лиц.

Напряженность электромагнитных полей на рабочих  местах не должна превышать:

1) по электрической составляющей: в диапазоне частот 60 кГц—3 МГц — 50. В/м; 3—30 МГц — 20. В/м; 30—50 МГц — 10 В/м; 50—300 МГц — 5 В/м;

2) по магнитной  составляющей: в диапазоне частот 60 кГц— 1, 5 МГц — 5 А/м; 30 МГц—50 МГц — 0, 3 А/м.

Предельно допустимая плотность потока энергии электромагнитных полей в диапазоне частот 300 МГц — 300 ГГц и время пребывания на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием полей (кроме случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн), взаимосвязаны следующим образом: пребывание в течение рабочего дня —до 0, 1 Вт/м²; пребывание не более 2ч— 0, 1—1 Вт/м², в остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0, 1 Вт/м²; пребывание не более 20 мин — 1—10 Вт/м² при условии пользования защитными очками. В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0, 1 Вт/м².

Напряженность электрического поля промышленной частоты (50 Гц) в электроустановках напряжением 400 кВ и выше для персонала, систематически (в течение каждого рабочего дня) обслуживающего их, не должна превышать при пребывании человека в электрическом поле: без ограничения времени—до 5 кВ/м; не более 180 мин в течение одних суток 5—10 кВ/м; не более 90 мин в течение одних суток 10—15 кВ/м; не более 10 мин. в течение одних суток 15-30 кВ/м; не более 5 мин в течение суток 20-25 кВ/м. Остальное время суток человек должен I находиться в местах, где напряженность   электрического поля не превышает 5 кВ/м.

Если облучение  людей превышает указанные предельно допустимые уровни, то необходимо применять защитные средства.

            Защита  человека от опасного воздействия электромагнитного облучения осуществляется рядом способов, основными из которых являются: уменьшение излучения непосредственно от самого источника, экранирование источника излучения, экранирование рабочего места, поглощение электромагнитной энергии, применение индивидуальных средств защиты, организационные меры защиты.

Для реализации этих способов применяются: экраны, поглотительные материалы, аттенюаторы, эквивалентные нагрузки и индивидуальные средства.

            Экраны предназначены для ослабления электромагнитного поля в направлении распространения волн. Степень ослабления зависит от конструкции экрана и параметров излучения. Существенное влияние на эффективность защиты оказывает также материал, из которого изготовлен экран.

Толщину экрана, обеспечивающую необходимое ослабление, можно рассчитать. Однако расчетная  толщина экрана обычно мала, поэтому  она выбирается из конструктивных соображений. При мощных источниках излучения, особенно при длинных волнах, толщина экрана может быть принята расчетной.

Толщина экрана в основном определяется частотой и  мощностью излучения и мало зависит  от применяемого металла.

Очень часто  для экранирования применяется металлическая сетка. Экраны из сетки имеют ряд преимуществ. Они просматриваются, пропускают поток воздуха, позволяют достаточно быстро ставить и снимать экранирующие устройства.

     Заключение 

       Человек в своей жизни подвергается воздействию различных видов электромагнитного излучения. Для уменьшения неблагоприятного воздействия излучения на организм человека существуют различные методы защиты от электромагнитных излучений: рациональное размещение излучающих и облучающих объектов, исключающее или ослабляющее воздействие излучения на людей; ограничение места и времени нахождения человека в электромагнитном поле; защита расстоянием; использование поглощающих или отражающих экранов; применение средств индивидуальной защиты.

       Из перечисленных выше методов защиты чаще всего применяется экранирование рабочего места или источника излучения. Различают отражающие и поглощающие экраны. Первые изготавливают из металлов и их сплавов. Электромагнитное поле быстро затухает в материале экрана, проникая в него на малую глубину. Действие поглощающих экранов сводится к поглощению электромагнитных волн. Они изготавливаются в виде резиновых ковриков, листов поролона. Экранами могут защищаться оконные проемы и стены зданий и сооружений, находящихся под воздействием электромагнитного излучения.

       К основным средствам коллективной защиты от лазерного излучения относятся применение защитных экранов и кожухов, ограждение лазерно-опасной зоны. Следует защищаться не только от прямого излучения лазера, но и от рассеянного и отраженного излучений.

       Для индивидуальной защиты от электромагнитного излучения применяются специальные комбинезоны и халаты, изготовленные из металлизированной ткани (экранируют электромагнитные поля), а для защиты от действия лазера обслуживающий персонал должен работать в технологических халатах, изготовленных из хлопчатобумажной или бязевой ткани светло-зеленого или голубого цвета.

     Список  литературы: 
 

1. Основы безопасности жизнедеятельности: Учебник для  общеобразовательных учреждений. 9 кл./ Министерство общего и профессионального образования РФ и др. – 3-е изд., перераб. – М.: АСТ, 1999. – 319с.

2. Экология и  безопасность жизнедеятельности: Учебное  пособие для вузов/ Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева и др.; под  ред. Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.- 447 с.

3. Экология и  безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие для вузов/ Д.А.Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н.Роева и др.; Под  ред. Л.А.Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. – 447с.