Електромагнітне поле і його вплив на здоров`я людини

1. Введення. Предмет вивчення у валеології.

1.1 Вступ.

Валеологія - від лат. «Valeo» - «здрастуй» - наукова дисципліна, що вивчає індивідуальне здоров'я здорової людини. Принципова відмінність валеології від інших дисциплін (зокрема, від практичної медицини) складається саме в індивідуальному підході до оцінки здоров'я кожного конкретного суб'єкта (без врахування загальних і усереднених з якого-небудь колективу даних).

Вперше валеологія як наукова дисципліна була офіційно зареєстрована в 1980 році. Її основоположником став російський учений І. І. Брехман, що працював у Владивостоцькому Державному Університеті.

В даний час нова дисципліна активно розвивається, накопичуються наукові роботи, активно ведуться практичні дослідження. Поступово відбувається перехід від статусу наукової дисципліни до статусу самостійної науки.

1.2 Предмет вивчення у валеології.

Предметом вивчення у валеології є індивідуальне здоров'я здорової людини і впливають на нього фактори. Також валеологія займається систематизацією здорового способу жізніс урахуванням індивідуальності конкретного суб'єкта.

Найбільш поширеним на даний момент визначенням поняття «здоров'я» є визначення, запропоноване експертами Всесвітньої Організації Охорони Здоров'я (ВООЗ):

Здоров'я є стан фізичного, психічного і соціального благополуччя.

Сучасна валеологія виділяє такі основні характеристики індивідуального здоров'я:

1. Життя - найбільш складне прояв існування матерії, яке перевершує за складністю різні фізико-хімічні та біо-реакції.

2. Гомеостаз - квазістатічное стан життєвих форм, що характеризується мінливістю на відносно великих часових відрізках і практичної статичністю - на малих.

3. Адаптація - властивість життєвих форм пристосовуватися до мінливих умов існування і перевантажень. При порушеннях адаптації або занадто різких і радикальних змінах умов виникає дезадаптація - стрес.

4. Фенотип - сукупність факторів навколишнього середовища, що впливають на розвиток живого організму. Також термін «фенотип» характеризує сукупність особливостей розвитку і фізіології організму.

5. Генотип - поєднання спадкових факторів, що впливають на розвиток живого організму, що є поєднанням генетичного матеріалу батьків. При передачі від батьків деформованих генів виникають спадкові патології.

6. Спосіб життя - сукупність поведінкових стереотипів і норм, що характеризують конкретний організм.

7. Здоров'я (згідно з визначенням ВООЗ).

2. Електромагнітне поле, його види, характеристики та класифікація.

2.1 Основні визначення. Види електромагнітного поля.

• Електромагнітне поле-етоособая форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між електрично зарядженими частинками.

• Електричне поле - створюється електричними зарядами і зарядженими частинками в просторі. На малюнку представлена ​​картина силових ліній (уявних ліній, які використовуються для наочного подання полів) електричного поля для двох покояться заряджених частинок:

Магнітне поле-створюється при русі електричних зарядів по провіднику. Фізичною причиною існування електромагнітного поля є те, що змінюється в часі електричне поле збуджує магнітне поле, а змінюється магнітне поле - вихровий електричне поле. Безперервно змінюючись, обидві компоненти підтримують існування електромагнітного поля. Поле нерухомій чи рівномірно рухається частинки нерозривно пов'язане з носієм (зарядженою часткою).

Однак при прискореному русі носіїв електромагнітне поле «зривається» з них і існує в навколишньому середовищі незалежно, у вигляді електромагнітної хвилі, не зникаючи з усуненням носія (наприклад, радіохвилі не зникають при зникненні струму (переміщення носіїв - електронів) в випромінюючої їх антени).

2.2 Основні характеристики електромагнітного поля.

Електричне поле характеризується напруженістю електричного поля (позначення «E», розмірність СІ - В / м, вектор). Магнітне полехарактерізуется напруженістю магнітного поля (позначення «H», розмірність СІ - А / м, вектор). Вимірюванню зазвичай піддається модуль (довжина) вектора.

Електромагнітні хвилі характеризуються довжиною хвилі (позначення «l», розмірність СІ - м), що випромінює їх джерело - частотою (позначення - «n», розмірність СІ - Гц).

При частотах 3 - 300 Гц в якості характеристики магнітного поля може також використовуватися поняття магнітної індукції (позначення «B», розмірність СІ - Тл).

2.3 Класифікація електромагнітних полів.

Найбільш вживаною є так звана «зональна» класифікація електромагнітних полів за ступенем віддаленості від джерела / носія.

За цією класифікацією електромагнітне поле поділяється на «ближню» і «далеку» зони. «Ближня» зона (іноді звана зоною індукції) тягнеться до відстані від джерела, рівного 0-3l, де l-довжина породжуваної полем електромагнітної хвилі. При цьому напруженість поля швидко зменшується (пропорційно квадрату або кубу відстані до джерела). У цій зоні породжувана електромагнітна хвиля ще не повністю сформована.

«Дальня» зона - це зона сформувалася електромагнітної хвилі. Тут напруженість поля убуває назад пропорційно відстані до джерела. У цій зоні справедливо експериментально певне співвідношення між напряженностямі електричного і магнітного полів:

E = 377H

де 377 - константа, хвильовий опір вакууму, Ом.

Електромагнітні волнипрінято класифікувати по частотах:

Вимірюють звичайно тільки напруженість електричного поля E. При частотах вище 300 МГц іноді вимірюється щільність потоку енергііволни, або вектор Пойтінга (позначення «S», розмірність СІ - Вт/м2).

3.Основні джерела електромагнітного поля.

В якості основних джерел електромагнітного поля можна виділити:

• Лінії електропередач.

• Електропроводка (усередині будівель і споруд).

• Побутові електроприлади.

• Персональні комп'ютери.

• Теле-і радіопередавальні станції.

• Супутниковий і стільниковий зв'язок (прилади, ретранслятори).

• Електротранспорт.

• Радарні установки.

3.1 Лінії електропередач (ЛЕП).

Провід працюючій лінії електропередач створюють в прилеглому просторі (на відстанях порядку десятків метрів від проводу) електромагнітне поле промислової частоти (50 Гц). Причому напруженість поля поблизу лінії може змінюватися в широких межах, залежно від її електричного навантаження. Стандартами встановлено межі санітарно-захисних зон поблизу ЛЕП (згідно з СН 2971-84):

3.6 Супутниковий і стільниковий зв'язок.

3.6.1 Супутниковий зв'язок.

Системи супутникового зв'язку складаються з передавальної станції на Землі і супутників - ретрансляторів, що знаходяться на орбіті. Передавальні станції супутникового зв'язку випромінюють вузьконаправлений хвильової пучок, щільність потоку енергії в якому досягає сотень Вт / м. Системи супутникового зв'язку створюють високі напруженості електромагнітного поля на значних відстанях від антен. Наприклад, станція потужністю 225 кВт, що працює на частоті 2,38 Ггц, створює на відстані 100 км щільність потоку енергії 2,8 Вт/м2. Розсіювання енергії щодо основного променя дуже невелике і відбувається найбільше в районі безпосереднього розміщення антени.

3.6.2 Стільниковий зв'язок.

Стільниковий радіотелефонія є сьогодні однією з наіболееінтенсівно розвиваються телекомунікаційних систем. Основними елементами системи стільникового зв'язку є базові станції та мобільні радіотелефонні апарати. Базові станції підтримують радіозв'язок з мобільними апаратами, внаслідок чого вони є джерелами електромагнітного поля.В роботі системи застосовується принцип поділу території покриття на зони, або так звані «стільники», радіусом [0,5 .. 10] км. У нижченаведеної таблиці представлені основні характеристики дійових в Росії систем стільникового зв'язку:

Інтенсивність випромінювання базової станції визначається навантаженням, тобто наявністю власників стільникових телефонів в зоні обслуговування конкретної базової станції і їх бажанням скористатися телефоном для розмови, що, у свою чергу, докорінно залежить від часу доби, місця розташування станції, дня тижня та інших факторів. У нічні години завантаження станцій практично дорівнює нулю. Інтенсивність ж випромінювання мобільних апаратів залежить значною мірою від стану каналу зв'язку "мобільний радіотелефон - базова станція» (чим більше відстань від базової станції, тим вище інтенсивність випромінювання апарату).

3.7 Електротранспорт.

Електротранспорт (тролейбуси, трамваї, потяги метрополітену тощо) є потужним джерелом електромагнітного поля в діапазоні частот [0 .. 1000] Гц. При цьому в ролі головного випромінювача в переважній більшості випадків виступає тяговий електродвигун (для тролейбусів і трамваїв повітряні струмоприймачі за напруженістю випромінюваного електричного поля змагаються з електродвигуном). У таблиці наведено дані по обмірюваної величиною магнітної індукції для деяких видів електротранспорту:

3.8 Радарні установки.

Радіолокаційні і радарні установки мають зазвичай антени рефлекторного типу («тарілки») і випромінюють вузьконаправлений радiопромiнь. Періодичне переміщення антени в просторі призводить до просторової уривчастості випромінювання. Спостерігається також тимчасова уривчастість випромінювання, обумовлена ​​циклічністю роботи радіолокатора на випромінювання. Вони працюють на частотах від 500 МГц до 15 ГГц, проте окремі спеціальні установки можуть працювати на частотах до 100 ГГц і більше. Внаслідок особливого характеру випромінювання вони можуть створювати на місцевості зони з високою щільністю потоку енергії (100 Вт/м2і більше).

4. Вплив електромагнітного поля на індивідуальне здоров'я людини.

Людський організм завжди реагує на зовнішнє електромагнітне поле. У силу різного хвильового складу та інших факторів електромагнітне поле різних джерел діє на здоров'я людини по-різному. Внаслідок цього в даному розділі вплив різних джерел на здоров'я будемо розглядати окремо. Проте різко дисонуюча з природним електромагнітним фоном полі штучних джерел майже у всіх випадках має на здоров'я що знаходяться в зоні його впливу людей негативний вплив.

Широкі дослідження впливу електромагнітних полів на здоров'я були розпочаті в нашій країні в 60-і роки. Було встановлено, що нервова система людини чутлива до електромагнітного впливу, а також що поле має так званим інформаційним действіемпрі впливі на людину в интенсивностях нижче порогової величини теплового ефекту (величина напруженості поля, при якій починає проявлятися його теплова дія).

У нижченаведеної таблиці наведені найбільш поширені скарги на погіршення стану здоров'я людей, що знаходяться в зоні впливу поля різних джерел. Послідовність і нумерація джерел в таблиці відповідають їх послідовності і нумерації, прийнятих у розділі 3:

Особливо чутливими до впливу електромагнітних полів в людському організмі є нервова, імунна, енокрінно-регулятивна та статева системи. Нижче вплив поля на ці системи буде розглянуто окремо.

4.1 Вплив електромагнітного поля на нервову систему.

Велика кількість досліджень і зроблені монографічні узагальнення дозволяють віднести нервову систему до однієї з найбільш чутливих до впливу електромагнітних полів систем людського організму. При впливі поля малої інтенсивності виникають істотні відхилення в передачі нервових імпульсів на рівні нейронних біоелектрохіміческіх ретрансляторів (синапсів). Також відбувається пригнічення вищої нервової діяльності, погіршується пам'ять. Порушується структура капілярного гематоенцефалічний бар'єру головного мозку, що з часом може призвести до несподіваних патологічним проявам. Особливу чутливість до електромагнітного впливу виявляє нервова система ембріона на пізніх стадіях внутрішньоутробного розвитку.

4.2 Вплив електромагнітного поля на імунну систему.

На даний момент є велика кількість даних, що вказують на негативний вплив електромагнітних полів на імунологічну реактивність організму. Встановлено також, що при електромагнітній дії змінюється характер інфекційного процесу - протягом інфекційного процесу обтяжується аутоімунної реакцією (атакою імунної системи на власний організм). Виникнення аутоімунітету пов'язано з патологією імунної системи, в результаті чого вона реагує проти нормальних, властивих даному організму тканинних структур. Такий патологічний стан характеризується в більшості випадків дефіцитом лімфоцитів (спеціалізованих клітин імунної системи), що генеруються в вилочкової залозі (тимусі), гнобленої електромагнітним впливом. Електромагнітне поле високої інтенсивності також може сприяти неспецифическому придушення імунітету, а також особливо небезпечної аутоімунної реакції до развивающемуся ембріону.

4.3 Вплив електромагнітного поля на ендокринно-регулятивну систему.

Дослідження російських вчених, що почалися в 60-ті роки ХХ ст. показали, що при дії електромагнітного поля відбувається стимуляція гіпофіза, що супроводжується збільшенням вмісту адреналіну в крові і активізацією процесів згортання крові. Також помічені зміни в корі надниркових залоз і структурі гіпоталамуса (відділу мозку, що регулює фізіологічні і інстинктивні реакції).

4.4 Вплив електромагнітного поля на статеву систему.

Порушення статевої функції зазвичай пов'язані зі зміною її регуляції з боку нервової та ендокринно-регулятивної систем, а також з різким зниженням активності статевих клітин. Встановлено, що статева система жінок більш чутлива до електромагнітного впливу, ніж чоловіча. Крім того, чутливість до цього впливу ембріона в період внутрішньоутробного розвитку у багато разів вище, ніж материнського організму. Вважається, що електромагнітні поля можуть викликати патології розвитку ембріона, впливаючи у різні стадії вагітності. Також встановлено, що наявність контакту жінок з електромагнітним випромінюванням може привести до передчасних пологів і знизити швидкість нормального розвитку плоду. При цьому періодами максимальної чутливості є ранні стадії розвитку зародка, відповідні періодам імплантації (закріплення зародка на плацентарної тканини) і раннього органогенезу.

4.5 Загальний вплив електромагнітного поля на організм людини.

Результати клінічних досліджень, проведених у Росії, показали, що тривалий контакт з електромагнітним полем в НВЧ-діапазоні може призвести до розвитку захворювання, що отримало найменування «радіохвильова хвороба». Клінічну картину цього захворювання визначають, перш за все, зміни функціонального стану нервової та серцево-судинної систем. Люди, які тривалий час перебувають у зоні опромінення, скаржаться на слабкість, дратівливість, швидку стомлюваність, ослаблення пам'яті, порушення сну. Нерідко до цих симптомів приєднуються розлади вегетативних функцій нервової системи. З боку серцево-судинної системи виявляються гіпотонія, болі в серці, нестабільність пульсу.

У людей, що знаходяться (в основному, за службовим обов'язком) в зоні опромінення безперервно, виникають зміни в структурі кісткового мозку в бік збільшення швидкості регенерації. Через 1-3 роки у деяких з'являється почуття внутрішньої напруженості, метушливість. Порушуються увагу і пам'ять. Виникають скарги на малу ефективність сну і на стомлюваність. Є також дані про виникнення психічних розладів у людей, що протягом 5 років і більше, систематично піддавалися опромінюванню електромагнітним полем з напруженістю, близькою до гранично допустимої.

5. Методи захисту здоров'я людей від електромагнітного впливу.

5.1. Організаційні заходи щодо захисту населення від електромагнітних полів.

До організаційних заходів із захисту від дії електромагнітних полів відносяться:

1. Вибір режимів роботи випромінює устаткування, що забезпечують рівень випромінювання, що не перевищує гранично допустимий.

2. Обмеження місця і часу перебування людей в зоні дії поля.

3. Позначення і огородження зон з підвищеним рівнем випромінювання.

5.1.1. Захист часом.

Застосовується, коли немає можливості знизити інтенсивність випромінювання у цій точці до гранично допустимого рівня. Шляхом позначення, оповіщення і т.п. обмежується час перебування людей в зоні вираженого впливу електромагнітного поля. У діючих нормативних документах передбачена залежність між інтенсивністю щільності потоку енергії і часом опромінення.

5.1.2. Захист відстанню.

Застосовується, якщо неможливо послабити вплив іншими заходами, в тому числі і захистом часом. Метод заснований на падінні інтенсивності випромінювання, пропорційному квадрату відстані до джерела. Захист відстанню покладена в основу нормування санітарно-захисних зон - необхідного розриву між джерелами поля і житловими будинками, службовими приміщеннями і т.п. Межі зон визначаються розрахунками для кожного конкретного випадку розміщення випромінюючої установки при роботі її на максимальну потужність випромінювання. Відповідно до ГОСТ 12.1.026-80 зони з небезпечними рівнями випромінювання захищаються, на огорожах встановлюються попереджувальні знаки з написами: «Не входити, небезпечно!».

5.2. Інженерні заходи щодо захисту людей від електромагнітного впливу.

Інженерні захисні заходи будуються на використанні явища екранування електромагнітних полів, або на обмеженні емісійних параметрів джерела поля (зниженні інтенсивності випромінювання). При цьому другий метод застосовується в основному на етапі проектування випромінюючого об'єкта. Електромагнітні випромінювання можуть проникати в приміщення через віконні і дверні прорізи (явище дисперсії електромагнітних хвиль). Для екранування віконних прорізів застосовуються або мелкоячеистая металева сітка (цей метод захисту не поширений через неестетичності самої сітки і значного погіршення вентиляційного газообміну в приміщенні), або металізоване (напиленням або гарячим пресуванням) скло, що володіє екрануючими властивостями. Металізоване скло гарячого пресування має крім екрануючих властивостей підвищену механічну міцність і використовується в особливих випадках (наприклад, для спостережних вікон на атомних регенераційних установках). Для захисту від електромагнітного впливу населення найчастіше застосовується скло, металізоване напиленням. Напилення плівка металів (олово, мідь, нікель, срібло) та їх оксидів володіє достатньою оптичної прозорістю і хімічну стійкість. Нанесена на одну сторону поверхні скла, вона послаблює інтенсивність випромінювання в діапазоні [0,8 .. 150] см в 1000 разів. При нанесенні плівки на обидві сторони скла досягається 10 - тисячократно зниження інтенсивності.

Екранування дверних прорізів в основному досягається за рахунок використання дверей з провідних матеріалів (сталеві двері).

Для захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань можуть застосовуватися спеціальні будівельні конструкції: металева сітка, металевий лист або будь-яке інше провідне покриття, а також спеціально розроблені будівельні матеріали. У ряді випадків (захист приміщень, розташованих відносно далеко від джерел поля) достатньо використання заземленої металевої сітки, що поміщається під облицювання стін приміщення чи закладати в штукатурку. У складних випадках (захист конструкцій, які мають модульну або некоробчатую структуру) можуть застосовуватися також різні плівки і тканини з електропровідним покриттям.

Із спеціальних екрануючих матеріалів в даний час набули широкого поширення металізовані тканини на основі синтетичних волокон. Екранувальні текстильні матеріали мають малою товщиною, легкістю, гнучкістю, добре закріплюються смолами і синтетичними клеять складами.

Список літератури

1. Матеріали інтернет-порталу «REFERAT.RU» (реферати, навчальні та довідкові матеріали на дану тему).

2. Матеріали Центру електромагнітної безпеки.

3. Матеріали газети «Аргументи і факти» за червень 2002 року.

4. І.В. Савельєв. «Курс загальної фізики», том 2, "Електрика і магнетизм. Хвилі. Оптика ». М. Наука, 1978.

5. Лекції, що читаються в рамках курсу «Валеологія» кафедри «Ракетні двигуни» МГТУ ім. Н.Е. Баумана.