Воздействие электромагнитного излучения на организм человека и окружающую среду

Содержание

 

Введение                           2

1. Электромагнитное  поле и его характеристики               3

2. Источники  электромагнитного излучения          7

        3. Механизм воздействия электромагнитного  излучения 

4. Пути попадания  радиоактивных веществ в                   

      организм в организм человека.                                     9

5. Влияние электромагнитного  излучения 

на организм человека.                                                        11

6.Механизм  воздействия электромагнитных

полей на биологические  объекты.                                 13

Заключение                                                                          18

Список литературы                                                             20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Все вещества непрерывно излучают электромагнитные волны. Спектр излучения охватывает большой диапазон длин волн: от радиоволн длиной сотни  метров до жесткого космического излучения  с длиной волны 10-12м. Природный электромагнитный спектр охватывает волны длиной от 0,00000000000001 метров до 100000 километров. Тепловое (инфракрасное) излучение испускают тела в определенном диапазоне температур. Чем выше температура тела, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

Инфракрасный обогреватель идеален везде, где нужно получить локальный обогрев поверхности. Будучи абсолютно безвредными, инфракрасные обогреватели обеспечивают эффективный  обогрев.

В процессе жизнедеятельности  человек постоянно находится  в зоне действия электромагнитного (ЭМ) поля Земли. Такое поле, называемое фоном, считается нормальным и не наносит здоровью людей никакого вреда.

Так прочно вошедшие к  нам в жизнь различные "умные" машины (компьютеры, сотовые телефоны, микроволновые печи, телевизоры) на самом деле способны принести человеку намного больше вреда, чем кажется на первый взгляд.

Широкие исследования о  влиянии электромагнитного излучения  на здоровье человека в мире были начаты еще в 60 годы прошлого столетия. Был  накоплен большой клинический материал о неблагоприятном воздействии магнитных и электромагнитных полей. Уже в это время было предложено ввести новые заболевания «Радиоволновая болезнь» или «Хроническое поражение микроволнами». В дальнейшем, работами ученых в России было установлено, что наиболее чувствительной к воздействию электромагнитных полей является нервная система человека. Результаты проведенных работ были использованы при разработке санитарных нормативных документов в России.

 

1. Электромагнитное  поле и его характеристики

 

Рис.1 Диапазон ЭМВ

 

Электромагнитное поле (ЭМП) - физическое поле движущихся электрических  зарядов, в котором осуществляется взаимодействие между ними. Частные проявления ЭМП - электрическое и магнитное поля. Поскольку изменяющиеся электрическое и магнитное поля порождают в соседних точках пространства соответственно магнитное и электрическое поля, эти оба связанных между собой поля распространяются в виде единого ЭМП. ЭМП характеризуются частотой колебаний f (или периодом Т = 1/f), амплитудой Е (или Н) и фазой , определяющей состоянии волнового процесса в каждый момент времени. Частоту колебаний выражают в герцах (Гц), килогерцах (1 кГц = 10³ Гц), мегагерцах (1 МГц = 10⁶ Гц) и гигагерцах (1х 10⁹ Гц). Фазу выражают в градусах или относительных единицах, кратных . Колебания электрического (Е) и магнитного (Н) полей, составляющих единое ЭМП, распространяются в виде электромагнитных волн, основными параметрами которых являются длина волны ( ), частота (f) и скорость распространения . Формирование волн происходит в волновой зоне на расстоянии больше от источника. В этой зоне волны изменяются в фазе. На меньших расстояниях - в зоне индукции - Е - волны изменяются не в фазе и быстро убывают с удалением от источника. В зоне индукции энергия попеременно переходит то в электрическое, то в магнитное поле. Раздельно оценивают Е и Н. В волновой зоне излучение оценивается в величинах плотности потока мощности - ваттах на квадратный сантиметр. В электромагнитном спектре ЭМП занимают диапазон радиочастот (частота от 3х104 до 3х1012 Гц) и подразделяются на несколько видов (рис.1). В экстремальных условиях, в частности, в условиях космического полета источником ЭМП различных характеристик становится радио- и телевизионная аппаратура. В основе биологического действия ЭМП на живой организм лежит поглощение энергии тканями. Его величина определяется свойствами облучаемой ткани или ее биофизическими параметрами - диэлектрической постоянной ( ) и проводимостью. Ткани организма в связи с большим содержанием в них воды следует рассматривать как диэлектрики с потерями. Глубина проникновения ЭМП в ткани тем больше, чем меньше поглощение. При общем облучении тела энергия проникает на глубину 0,001 длины волны. В зависимости от интенсивности воздействия и экспозиции, длины волны и исходного функционального состояния организма ЭМП вызывают в изучаемых тканях изменения с повышением или без повышения их температуры.

 

2. Источники  электромагнитного излучения

 

Линии электропередач, сильные  радиопередающие устройства создают  электромагнитное поле, которое в  разы превышает допустимый уровень. Для защиты человека были разработаны  специальные санитарные нормы (ГОСТ 12.1.006-84 регламентирует воздействие электромагнитных излучений на человека), в том числе и те, которые запрещают строительство жилых и прочих объектов вблизи сильных источников излучения.

Зачастую более опасными являются источники слабого электромагнитного  излучения, которое действует в течение длительного промежутка времени. К таким источникам относится в основном аудио-видео техника, бытовая техника. Наиболее существенное влияние на человека оказывают мобильные телефоны, СВЧ печи, компьютеры и телевизоры.

Телефоны и микроволновые печи действуют в основном непродолжительное время (в среднем от 1 до 7 минут), телевизоры не наносят существенного вреда, т.к. обычно располагаются на расстоянии от зрителей. Проблема электромагнитного излучения, исходящего от персональных компьютеров, встает достаточно остро ввиду нескольких причин:

компьютер имеет сразу  два источника излучения (монитор  и системный блок) пользователь ПК практически лишен возможности  работать на расстоянии очень длительное время воздействия .

К еще более тяжелым  последствиям могут привести игровые консоли, или приставки, которые подключаются к телевизору. Основная проблема в этом случае сводится к тому, что телевизоры излучают более мощное поле, но дети (основная категория пользователей приставок) не могут удалиться от экрана на достаточное расстояние из-за коротких проводов, расстановки мебели, или картинка просто становиться очень мелкой. Особую опасность представляют старые телевизионные приемники (отечественные "Рассвет", "Рубин") - их ЭМ фон в несколько раз выше, чем у современных мировых брендов (Sony, LG, Panasonic и т.д.). После 5-8 часов, проведенных перед таким телевизором (что в наших семьях не редкость) ребенка бросает в жар, быстро поднимается температура, появляется головная боль. В этом случае детей нужно немедленно выводить из зоны действия ЭМ поля, желательно на улицу. Симптомы быстро исчезают после прекращения действия ЭМ излучения.

Как утверждают сотрудники НПО “Взлет”, “замеры напряженности магнитных полей от бытовых электроприборов показали, что их кратковременное воздействие может оказаться даже более сильным, чем долговременное пребывание человека рядом с линией электропередач. Если отечественные нормы допустимых значений напряженности магнитного поля для населения от воздействия ЛЭП составляют 1000 мГс, то бытовые электроприборы существенно превосходят эту величину”, таблица 1.

 

Таблица 1

Уровень напряженности  магнитного поля на различных расстояниях  от прибора до человека, мГс

 

Прибор	3 см	30 см	100 см
Фен Электробритва Телевизор	60-20000 150-15000 25-560	1-70 1-90 0,4-20	0,1-3 0,4-3 0,1-2

 

 

Диапазон частот электромагнитных волн, фиксируемых в настоящее  время, простирается от 0 до 3*10²² Гц. Этот диапазон соответствует спектру электромагнитных волн с длиной волны, изменяющейся от 10-14 м до бесконечности. По длине волны спектр электромагнитных волн условно делят на восемь диапазонов. Отличие частот, излучаемых в различных диапазонах, связано с различием микроскопических источников излучения. Основными источниками электромагнитного излучения в современной жизни человека являются:

 

• электротранспорт – трамваи, троллейбусы, электропоезда.
• линии электропередач – городское освещение, высоковольтные линии.
• бытовые электроприборы.
• теле- и радиостанции – транслирующие антенны.
• спутниковая и сотовая связь – транслирующие антенны.
• радары.

Каждый из перечисленных  источников создает электрические  и магнитные поля в различном  диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. При  этом создаются такие значения магнитной  индукции В, мкТл и напряженности  электрического поля Е, В/м, которые в некоторых случаях намного превышают предельно допустимые нормы (ПДН).

 

 

 

3. Механизм воздействия  электромагнитного излучения

 

ЭМ волны изменяют обстановку на рабочем месте, наполняя воздух положительно заряженными ионами. Такие ионы вредны для людей, поэтому помещение необходимо проветривать, а лучшим решением станет приобретение прибора, известного как "Люстра Чижевского", в настоящее время их существует достаточно много модификаций. Люстра Чижевского является источником отрицательно заряженных ионов (более известных в народе как "эффект горного воздуха"), которые полезны для здоровья человека.

Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о  высокой биологической активности электромагнитных полей во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего электромагнитного поля современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне – принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм. Механизмы действия ЭМП в этом случае еще мало изучены.

На биологическую реакцию  влияют следующие параметры электромагнитного  поля:

интенсивность электромагнитного  поля;

частота излучения;

продолжительность облучения;

модуляция сигнала;

сочетание частот электромагнитных полей;

периодичность действия.

Сочетание вышеперечисленных  параметров может давать существенно  различающиеся последствия для  реакции облучаемого биологического объекта. Особенно опасными электромагнитные излучения могут быть для детей, беременных женщин, людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом. Лица, длительное время находящиеся в зоне ЭМ – излучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна.

На данный момент наукой количественно не доказано прямой связи  между уровнем электромагнитных полей и онкологической и другого  рода заболеваемостью. Однако качественно  такая связь прослеживается: в местах, где люди подвергаются воздействию электромагнитного излучения чаще выявляются раковые заболевания и расстройства сердечно-сосудистой и вегетативной нервной системы.

Ясно для всех, что электромагнитное излучение представляет реальную угрозу для здоровья человека. Оказывается, что электромагнитные и радиационные поля близки по некоторым своим параметрам. Это было доказано как российскими, так и зарубежными учеными. Исследования, проводимые в этих направлениях очень перспективны, результаты их сейчас даже трудно представить и оценить.

 

 

 

4. Пути попадания радиоактивных веществ в организм в организм человека.

 

Допустимое содержание радиоактивных  веществ в организме (то есть такое  количество, при наличии которого образуется доза на критический орган, не превышающая ПДД) зависит от степени безопасности радиоактивных элементов в случае проникновения внутрь и определяется их радиотоксичностью.

Радиотоксичность — свойство радиоактивных  изотопов вызывать патологические изменения в организме. Радиотоксичность изотопов зависит преимущественно от путей поступления радиоактивных веществ в организм, распределения их в органах и системах, времени пребывания радионуклидов в организме.

Основными путями поступления радиоактивных  веществ в организм человека являются органы дыхания и пищеварения, а также кожа. Частички пыли с радиоактивными изотопами во время вдыхания воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости носа и носоглотке, а частично попадают в желудок и легкие. Большие частички задерживаются в верхних дыхательных путях, а малые - в легких.

Газообразные радиоактивные вещества из вдыхаемого воздуха уже за считанные  секунды попадают в межклеточное вещество.

Жидкие и твердые радиоактивные  вещества в зависимости от физико-химических свойств ведут себя в организме по-разному. Часть их откладывается в органах дыхания и глубоких отделах легких, часть выдыхается. В легких эти вещества частично скапливаются в альвеолах, частично разносятся кровью и оседают в лимфатических узлах.

Некоторая часть радиоактивных веществ может попадать в межклеточную жидкость из тонкой кишки.

Через неповрежденную кожу поглощение радиоактивных веществ в 200-300 раз меньше, чем через пищеварительный канал (исключением является изотоп водорода — тритий, который легко проникает через кожу, растворяясь в ее жире). Поэтому кожа защищает организм от поступления в него этих веществ.

По характеру распределения  в организме человека радиоактивные вещества делят на три группы: радионуклиды, откладывающиеся в костях (кальций, стронций, барий, радий); радионуклиды, концентрирующиеся в печени до 60 % по общему содержанию (цезий, нитрат плутония и др.); радионуклиды, равномерно распределяющиеся по всему организму (кислород, водород, железо, полоний).

При употреблении пищевых продуктов, загрязненных радиоактивными веществами, возможно дополнительное внутреннее облучение.

Главную роль в дополнительном внутреннем облучении играют Cs (цезий) и Sr (стронций), которые по химическим свойствам  являются аналогами Са и К. Sr и  Cs поступают в организм по пищевым цепочкам: 1) атмосфера - почва - растение (через корневую систему) —молоко —мясо —человек; 2) атмосфера —растение (через листья) — молоко — мясо — человек. Попадая в организм, они активно включаются в биологические циклы.

Чувствительность тканей и органов  к воздействию излучения различна. Ученые установили, что самыми чувствительными  к облучению являются слабо дифференцированные молодые клетки, растущие или размножающиеся (например, клетки яичка, яичников, лимфатической ткани, костного мозга).

Некоторые радионуклиды имеют высокую  избирательность распределения  в организме, накапливаются в  определенных органах или тканях в больших концентрациях и обусловливают высокие дозы облучения. Примером такого радионуклида является радиоактивный йод-131, который накапливается в щитовидной железе.

Допускают, что ионизирующие излучения способны оказывать непосредственно  разрушающее действие в случае прямого  попадания на элементы ядерных структур клетки, в частности, приводить к так называемым хромосомным изменениям и генным мутациям.

 

 

 

5. Влияние электромагнитного излучения на организм человека.

 

К физическим факторам окружающей среды, имеющим ионизирующую способность, относится электромагнитное излучение (например, гамма-излучение, ультрафиолетовые лучи).

В последнее время  в результате интенсивного развития электроники и радиотехники природная среда находится под воздействием электромагнитных излучений (электромагнитных полей). Главным их источником являются радио-, телевизионные и радиолокационные станции, высоковольтные линии передач, электротранспорт, трансформаторные станции. Особенно опасны мощные военные радиолокационные станции, напряжение поля которых является настолько высоким, что нередко становится причиной гибели птиц, попадающих в него.

Напряжение электромагнитного  поля измеряют в вольтах на метр (В/м). Электрические поля высокого напряжения отрицательно влияют, прежде всего, на нервную систему человека. Так, напряжение поля в 100 В/м вызывает головную боль и сильную усталость, а более высокое напряжение — бессонницу, неврозы, тяжелые заболевания. В районах, где расположены радиостанции и военные радиолокационные станции, уровень электромагнитных излучений превышает гигиенические нормы в 4—8 раз, а вблизи мощных ЛЭП (свыше 1000 кВ) - в 20 раз.

 

Предельно допустимые уровни ЭМП при круглосуточном непрерывном  излучении

 

Метрическое подразделение диапазона	Частоты	Длины волн	Предельно допустимый  уровень
Километровые волны, низкие частоты   Гектометровые волны, средние частоты   Декаметровые волны, высокие частоты   Метровые волны, очень высокие частоты   Дециметровые волны, ультравысокие волны   Сантиметровые волны, сверхвысокие частоты	30-330 кГц     0,3-3 МГц     3-30 МГц     30-300 МГц     300-3000 МГц     3-30 ГГц	10-1 км     1-0,1 км     100-10 м     10-1 м     1-0,1 м     10-1 см	25 В/м     15 В/м     10 В/м     3 В/м     10 мквт/см2     10 мквт/см2

 

Персональные компьютеры (ПК) заняли прочное место в деятельности многих людей. Сейчас уже невозможно представить полноценную трудовую деятельность на предприятиях, в частном бизнесе, да и в процессе обучения без ПК. Но все это не может не вызывать обеспокоенности в отношении их вредного влияния на состояние здоровья пользователей. Недооценка особенностей работы с дисплеями, помимо снижения надежности и эффективности работы с ними, приводит к существенным проблемам со здоровьем.

Рекомендуется, например, чтобы экран дисплея находился  от глаз пользователя на расстоянии не ближе, чем 50-70 см.

Режимы труда и отдыха при работе с ПЭВМ зависят от категории  трудовой деятельности.

 

 

 

 

Последствия регулярной работы с компьютером без применения защитных средств:

• заболевания органов зрения (60% пользователей);
• болезни сердечно-сосудистой системы (60%);
• заболевания желудочно-кишечного тракта (40%);
• кожные заболевания (10%);
• различные опухоли.

Особенно опасно электромагнитное излучение компьютера для детей  и беременных женщин. Установлено, что  у беременных женщин, работающих на компьютерах с дисплеями на электронно-лучевых трубках, с 90-процентной вероятностью в 1,5 раза чаще случаются выкидыши и в 2,5 раза чаще появляются на свет дети с врожденными пороками.

Одним из основных средств  охраны населения от влияния электромагнитного излучения является вынос мощных коммуникаций за пределы территории проживания людей.

 

 

 

6.Механизм воздействия электромагнитных полей на биологические объекты

У биосистем существует особый, не изученный механизм поглощения энергии электромагнитных полей  и превращения ее в электричество, который до сих пор не имел аналогов в технике. Процесс преобразования энергии в клетках происходит под действием электромагнитного поля в физической среде, не обладающей магнитными свойствами. При этом отсутствуют привычные резонансные контуры и индуктивности. Вышесказанное означает, что не всегда нужно искать аналогию с известными радиотехническими методами при объяснении явлений поглощения или преобразования энергии.

Вредное влияние электронных  систем на человека было замечено давно. Во многих областях применения таких систем принимались меры для уменьшения вредного воздействия. Наиболее эффективным считается экранирование. Это особенно касается технических систем с использованием СВЧ. При этом все меры направлены на ограждение человека от влияния вредного фактора, а не на принципиальное устранение самого вредного фактора. Экранирование позволяет уменьшить энергию полей в окружающем пространстве, но никак не влияет на структуру поля, поэтому фактор, оказывающий вредное воздействие на человека остается не устраненным.

 В радиотехнике  известно, что условием значительного  воздействия поля является наличие  резонансных явлений. Такой подход  часто пытаются распространить  и на биологические системы.  Но поскольку резонансные явления  в организме человека, особенно на низких частотах, являются маловероятными, то отсюда делался ошибочный вывод об отсутствии опасного влияния низкоинтенсивных и низкочастотных излучений. При этом считалось, что пространство, окружающее человека – физический вакуум, во взаимодействии не участвует.

Исследования в области  теории физического вакуума заставляют пересмотреть сложившееся понимание  механизма поглощения энергии полей  биологическими объектами. Главную  роль играют геометрические особенности  полей. Становится определяющим не уровень энергии, поглощенной веществом, а уровень энергетической насыщенности физического вакуума и особенности его структурной организации. Поэтому воздействие на вещество может проявляться даже при очень низких уровнях поглощаемой энергии и носить не пороговый характер. Полностью механизм влияния искусственных полей на биологические системы еще предстоит раскрыть, но уже ясно, что он мало коррелирует с механизмом поглощения энергии, который демонстрируют нам существующие ныне технические системы, использующие резонансные явления. Высказано предположение, что чрезвычайно высокая чувствительность биологических объектов к электромагнитным полям обусловлена геометрическими особенностям полей и тем, как асимметрия структуры ДНК соотносится с асимметрией поля. В двойной спирали ДНК – в этой геометрической особенности ДНК, необходимо искать причину высокой чувствительности живых организмов к электромагнитным полям.

Сложившийся ныне подход к созданию технических систем, безопасных для человека, состоит в создании опасного объекта с последующей борьбой с вредным фактором. Это связано с тем устоявшимся мнением, будто бы невозможно создание абсолютно безвредных технических систем и что естественным является признание неизбежности существования вредного фактора.

При этом вопрос о возможности создания абсолютно безопасных систем, в принципе не имеющих вредных факторов, даже не ставится.

Если спрогнозировать  развитие электронных систем с учетом расширения их использования в жизни  человека, то станет совершенно ясно, что совокупный фактор вредного воздействия скоро увеличится настолько, что поставит под сомнение столь широкое их применение. Электроника, развиваясь без устранения своего вредного влияния на человека, в будущем приведет саму себя к вырождению. Будущее за безопасными электронными системами, они полностью вытеснят нынешние вредные для здоровья компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны, СВЧ-печи и т. д.

В последнее время  значительно активизировались исследования, направленные как на выяснение сущности физического вакуума, так и на разработку прикладных вакуумных технологий. На вакуумные технологии возлагаются надежды как на многообещающие экологически чистые технологии. Новое понимание сущности физического вакуума, указывает на серьезные последствия насыщения его энергией искусственных электромагнитных полей. Влияние этого искусственно созданного “электромагнитного смога” на биосферу может оказаться непредсказуемым. Нужны принципиально новые решения проблемы биологической безопасности электронных устройств на совершенно новых идеях. Не только и не столько экранировкой можно защититься от опасных излучений. Более перспективным является избавление от опасного воздействия излучений путем перестройки структур полей, генерируемых электронными системами.

На то, что не уровень энергии, а структурные особенности так важны, указывают медицинские исследования. Так, например, феномен лазерной биостимуляции широко используется в медицинской практике, хотя его сущность и механизмы еще далеко не полностью раскрыты и поняты. Отсутствует убедительная теория "сильных" действий лазерных излучений малых интенсивностей при взаимодействии с биологическими объектами в методах лазерной терапии. Единственным способом оценки эффектов, возникающих при взаимодействии электромагнитных излучений с объектами облучения, являются методы экспертных оценок. Отсутствие как теоретических, так и экспериментальных обоснований воздействия электромагнитных излучений на человека приводит некоторых исследователей к рассмотрению наблюдаемых фактов, в частности, воздействия лазеров на различные процессы, как явлений, выходящих за границы современной научной парадигмы. В январе 1999 г. сотрудниками МКБ "Электрон" и МФТИ в процессе проведения исследований по влиянию излучений слабых полей различной физической природы на изменение некоторых физических параметров предельно чистой воды, в частности, электрической проводимости, был экспериментально зарегистрирован устойчивый эффект изменения величины удельной электрической проводимости образцов предельно чистой воды после воздействия излучения маломощных гелий-неоновых лазеров. Особенностью зарегистрированного эффекта являлось то, что характер изменения по величине, знаку и времени сохранения эффекта не соответствовал тепловому эффекту при поглощении электромагнитного излучения. Одна из наиболее приемлемых гипотез, высказанных экспериментаторами, заключается в том, что эффект изменения электрической проводимости воды под воздействием низкоинтенсивного лазерного излучения вызывается влиянием лазерного излучения на структуру водных молекулярных ассоциатов. Т.е. получаемые результаты могли быть следствием изменения структуры воды.