Воздействие электромагнитных полей на человека

Воздействие сверхвысокочастотного излучения на человека.

Нормирование сверхвысокочастотного излучения.

Защитные мероприятия от сверхвысокочастотного излучения.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

 

1. Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона. СанПиН 2.2.4.1191-03. – М.: Госкомсанэпиднадзор России, 2004. – 38 с.

2. Маньков В. Д. Безопасность жизни и деятельности. Часть II. Безопасность эксплуатации ВВТ: Учеб. пособие для военных ВУЗов.– СПб: МО РФ, 2004. – 275 с., ил.

 

Перечень наглядных пособий и технических средств:

 

1. Плакат 18.1. Предельно допустимые уровни напряженности и энергетической нагрузки электромагнитного поля.

2. Плакат 18.2. Классификация мероприятий по защите от СВЧ –излу-чений.

 

 

За несколько последних десятилетий сформировался новый фактор окружающей среды - электромагнитные поля (ЭМП) антропогенного происхождения – электромагнитный смог.

Масштабы электромагнитного загрязнения среды стали столь существенны, что Всемирная организация здравоохранения включила эту проблему в число наиболее актуальных для человечества. Некоторые специалисты относят ЭМП к числу сильнодействующих экологических факторов с катастрофическими последствиями для всего живого. Особенно резко напряженность полей возросла вблизи линий электропередач (ЛЭП), радио и телестанций, средств радиолокации и радиосвязи (в том числе мобильной и спутниковой), различных энергетических и энергоемких установок, городского электротранспорта. За последние годы в городах число разнообразных источников ЭМП во всем частотном диапазоне (вплоть до десятков ГГц) резко увеличивается. Это и радиотелефоны (системы сотовой связи), радары ГИБДД, микроволновые печи, компьютеры и т. д.

 

Воздействие электромагнитных полей на человека

Исследования в области биологического воздействия ЭМП позволили определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая.

Среди зарегистрированных последствий воздействия электромагнитного загрязнения на человека – повреждение основных функций организма, в том числе поражение сердечно-сосудистой системы, пищеварительной системы, развитие психических расстройств и др.

Результатом продолжительного воздействия ЭМП даже относительно слабого уровня могут быть раковые заболевания, изменение поведения, склонности к развитию стрессорных реакций, бессоница, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, бронхит, астма, угнетение половой функции, аритмия, мигрень, хроническая усталость и многие другие состояния, включая повышение уровня самоубийств в крупных городах. Точно доказано, что воздействие ЭМП негативно сказывается на кровообращении головного мозга.

По некоторым данным значительная часть случаев инфаркта миокарда в крупных городах вызвана скачками мощных низкочастотных техногенных электромагнитных полей. Описаны состояния повышенной чувствительности человека к электромагнитному загрязнению и кумуляции (накопления эффекта) электромагнитного загрязнения. В ряде случаев специалисты отмечают «информационный» механизм воздействия электромагнитных полей малой интенсивности на человека.

Особое место занимает опасность воздействия ЭМП для развивающегося организма в утробе матери (эмбриона) и детей, а также людей, подверженных аллергическим заболеваниям, поскольку они обладают исключительно большой чувствительностью к ЭМП.

В Санкт-Петербурге интенсивность ЭМП в 1000 раз превышает внегородской уровень, а средняя индукция техногенного низкочастотного магнитного поля составляет 0,6 мкТл в рабочие дни, а в субботу и воскресенье падает в 1,5 раза.

В Москве только за последние годы уровень электромагнитного загрязнения вырос в 20-30 раз. Напряженность же электромагнитных полей в крупных промышленных центрах России увеличилась за последние несколько десятилетий в тысячи раз.

Факты свидетельствуют, что обычный уровень низкочастотного электромагнитного поля крупного промышленного города соответствует ситуации природной «магнитной бури» (аномально высокой геомагнитной активности).

Большую опасность представляют электрические и магнитные поля токов промышленной частоты (50 Гц). Для электрического поля промышленной частоты существует гигиенический норматив 5 кв/м, однако специалисты считают, что безопасным является уровень 0,5 кв/м. Под ЛЭП 400-753 кВ напряженность электрического поля превышает Е=10кВ/м. Гигиенические нормативы разрешают работнику находиться в зоне воздействия электрического поля с частотой 50 ГЦ и Е=10 кВ/м не более 3 час., а для Е=20 кВ/м и выше не более 10 мин. в день. Жить близко от ЛЭП опасно.

Вдоль трассы высоковольтной линии (ВЛ), проходящей через населенную местность, границу санитарно-защитной зоны выбирают в соответствии с размерами, представленными в таблице:

 

Напряжение ВЛ, кВ	Расстояние от проекции на землю крайних фаз проводов, м
До 20

 

В пределах санитарно-защитной (охранной) зоны запрещается размещать жилые здания, стоянки и остановки транспорта, устраивать места отдыха, спортивные и игровые площадки.

Из курса школьной физики мы знаем: проводник, по которому течет переменный ток, создает вокруг себя электромагнитное поле. Магнитная компонента поля с частотой 50 Гц особенно хорошо проникает через любые преграды, в том числе и внутрь нашего тела. Ученые установили, что постоянное нахождение людей в условиях низкочастотного магнитного поля с индукцией 0,2 – 6 мкТл приводит к астении, уменьшению полового влечения, меланхолии, появлению депрессии и раздражительности. Еще в 1972 г. американские исследователи заподозрили, что причиной увеличения случаев рака молочной железы у женщин может быть мода на электрические одеяла.

Вопрос об отдаленных последствиях воздействия переменного магнитного поля на здоровье человека стоял так остро, что в конце 70-х годов в десятках стран были начаты масштабные эпидемиологические исследования. В Швеции к 1992 г. было закончено наблюдение за здоровьем 500 тыс. человек, проживающих в условиях повышенных значений магнитного поля промышленной частоты.

Исследования показали, что если в местах проживания индукция магнитного поля превышала 0,3 мкТл, то раковые заболевания и лейкозы встречались здесь в 2 раза чаще. Для этого параметра электромагнитного излучения в России нет санитарных норм (данные на 1996 г.), однако в США и Швеции предельный уровень индукции магнитного поля, когда можно уверенно говорить об отсутствии последствий, определен в 0,2 мкТл в местах пребывания людей.

Сегодня эту величину магнитного поля частотой 50 Гц принято считать безопасной в десятках стран, и этой цифрой необходимо руководствоваться при проектировании городской застройки, планировке квартир и изготовлении бытовой техники.

Источниками опасных магнитных полей в наших квартирах являются все сильноточные приборы: грили, утюги, вытяжки, холодильники, телевизоры, компьютеры и блоки питания, общий силовой кабель подъезда или лифта.

Пальма первенства в списке опасных приборов принадлежит приборам для приготовления пищи – электроплите и микроволновой духовке. Хозяйки проводят около плиты часы, а значения магнитного поля электроплиты на 30 см составляют 0,4–4 мкТл. Магнитное поле СВЧ-печки даже на расстоянии 1 м редко бывает ниже 0,5 мкТл. Высокие значения магнитного поля регистрируют также у посудомоечных машин и стиральных машин с сушкой белья.

Специалисты московского Центра электромагнитной безопасности провели измерения магнитного поля некоторых бытовых приборов. Приняв расстояния, на которых регистрируется поле 0,2 мкТл и более за зону риска, они составили таблицу результатов измерений. Заметим, что все эти приборы были не электрическими подделками неизвестных мастеров, а продукцией крупнейших фирм – производителей электроники и бытовой техники.

Таблица

Источник магнитного поля	Зона риска
Холодильник	1,2 м от двери 1,5 м от задней стенки
Электрогриль	1,4 м
Телевизор	1,1 м от экрана 1,2 м от боковой стенки
Электронагреватель	0,3 м
Торшер, две лампы по 75 Вт	0,03 м от провода
Электродуховка	0,4 м от передней стенки
Утюг	0,23 м от ручки

 

Измерения показали, что из-за силовых кабелей и распределительных щитов в некоторых комнатах от 60 до 90% площади имеют уровень магнитного поля, превышающий В=0,2 мкТл. Эти зоны нецелесообразно использовать для сна и отдыха, размещения детей.

В США в 1991 г. были опубликованы данные о повышенном риске заболевания лейкозом для детей, которые регулярно пользуются видеоиграми, электрическими одеялами и другими видами электрообогревателей.

Минимальное воздействие магнитного поля на окружающих можно обеспечить при соблюдении простых правил:

- используйте модели электроприборов с меньшим уровнем электропотребления (чем меньшую мощность потребляет прибор, тем лучше);

- размещайте наиболее опасные приборы на расстоянии не менее 1,5 м от мест продолжительного пребывания или сна. Переставьте кровати в комнатах так, чтобы они оказались на максимальном расстоянии от источников магнитного поля. Особое внимание уделите электромагнитной безопасности мест, которые облюбовали для игр и отдыха дети;

- не включайте одновременно большое число электроприборов;

- не делайте «кольца» и «петли» из проводов;

- используйте для электрической проводки только двойной провод.

Заметим, что внутриквартирные перегородки и даже несущие стены не служат защитой от низкочастотного магнитного поля. При планировке расположения электроприборов следует учитывать и то, какие источники магнитного поля могут быть установлены у соседей за стенкой.

Для борьбы с повышенными магнитными полями весьма эффективна и принятая за рубежом трехпроводная схема домашней проводки в заземленном кожухе.

В электропоездах (электричках, метро, трамваях, троллейбусах) уровень ЭМП превышает естественный фон в сотни тысяч раз, а напряженность магнитного поля может достигнуть 10 мТл и превысить безопасный уровень в 5000 раз. Воздействие таких полей может служить пусковым механизмом для патологических процессов у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, и может привести к инфаркту.

Воздействие электромагнитных полей сверхвысокочастотного излучения. Электромагнитные поля радиочастот имеют диапазон длин волн от 3 км до 1 мм: высокие частоты (ВЧ) – длины волн от 3 км до 10 м, ультравысокие частоты (УВЧ) – от 10 до 1 м, сверхвысокие частоты (СВЧ) – от 1 м до 1 мм.

Современные радиотехнические средства работают в диапазонах частот от 60 кГц до 300 МГц и от 300 МГц до 300 ГГц с длинами волн от метров до миллиметров.

В вакууме электромагнитные поля характеризуются вектором направленности электрического поля – и магнитной индукции – .

В среде электромагнитное поле характеризуется напряженностью магнитного поля – и напряженностью электрического поля – .

Основными параметрами электромагнитной волны являются:

– длина волны – ;

– период – ;

– частота – ;

– скорость распространения .

В вакууме = (2,99776 0,0004) 10⁸ м/с.

В средах ,

где – диэлектрическая проницаемость;

– магнитная проницаемость среды.

Область распространения волны делится на три зоны: ближнюю – зона индукции, промежуточную – зона интерференции, дальнюю – волновая зона. Ближняя зона простирается на расстоянии, равное приблизительно 1/6 . В этой зоне электромагнитное поле еще не сформировано и оценивается по электрической и магнитной составляющим. Для зоны интерференции характерно наличие как поля индукции, так и распространяющейся электромагнитной волны. Энергетическим показателем электромагнитного поля является объемная плотность энергии, равная сумме плотностей электрического и магнитного полей.

Для волновой зоны характерно наличие сформированного электромагнитного поля, распространяющегося в виде бегущей волны. В этой зоне электрическая и магнитная составляющие изменяются в фазе, и между их средними значениями за период изменения существует постоянное соотношение:

377 ,

где – магнитная проницаемость;

– диэлектрическая проницаемость свободного пространства;

377 – волновое сопротивление свободного пространства.

Энергетическим показателем зоны является плотность потока энергии ППЭ, т.е. величина энергии, приходящая через 1 см² поверхности, перпендикулярной к направлению распространения электромагнитной волны за 1 с:

[Вт/м²],

где – электрическая составляющая электромагнитного поля (напряжённость электрического поля);

– магнитная составляющая электромагнитного поля (напряжённость магнитного поля).

По субъективным ощущениям и объективным реакциям организма человека не наблюдается особых различий при воздействии всего диапазона радиоволн ВЧ, УВЧ и СВЧ, но более характерны проявления и неблагоприятны последствия воздействий СВЧ электромагнитных волн.

Степень опасности воздействия электромагнитного излучения на человека зависит от следующих факторов:

– мощности источника электромагнитных излучений;

– режима работы излучателей (постоянный или временный);

– конструктивных особенностей излучающих устройств;

– особенностей поля антенн каждого типа;

– технического состояния радиотехнических средств;

– расположения рабочих мест и эффективности защитных мероприятий;

– параметров электромагнитного поля;

– времени воздействия;

– индивидуальных свойств человека.

В районе действия источников СВЧ –излучения воздействию радиоволн могут быть подвержены не только специалисты, но и люди, которые по роду своей деятельности или месту жительства к источникам излучений не имеют никакого отношения. Незнание и непонимание опасности воздействия, а также правил и мер безопасности приводит к нежелательным социально–политическим последствиям.

При распространении радиоволн в различных материальных средах могут иметь место явления поглощения, отражения, преломления и рассеивания, а вблизи неоднородностей – дифракция волн, интерференция и полное внутреннее отражение. Поглощение энергии электромагнитной волны зависит от частоты электромагнитных колебаний, электрических и магнитных свойств среды. К числу основных показателей, характеризующих электрические свойства среды, относятся диэлектрическая – и магнитная – проницаемости. При одинаковых значениях напряженности поля коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды (более 80 % – кровь, мышцы, мозг, печень и другие) примерно в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием воды (жировая, костная ткани). В силу этого глубина проникновения электромагнитных волн в ткани с низким содержанием воды, по крайней мере, в 10 раз больше, чем в ткани с ее высоким содержанием.

Поглощение энергии зависит от частоты излучения и длины волны. При более высоких частотах, особенно при СВЧ, размер тела и толщина отдельных слоев тканей становятся соизмеримыми с длинами волн, при этом диэлектрические потери увеличиваются. Поглощению энергии во многом способствует подкожный жировой слой. Поглощаемая тканями энергия электромагнитного поля превращается в теплоту, создавая ее избыток. Это воздействие СВЧ – излучения носит название теплового. Избыточная теплота отводится путем повышения нагрузки на механизм терморегуляции организма. Однако, начиная с плотности истока энергии, равной 10 мвт/см², называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты, температура тела существенно повышается.

Наиболее активно электромагнитное поле воздействует на органы с большим содержанием воды. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой (глаза, почки, желудок, яичники), так как кровеносную систему можно уподобить системе водяного охлаждения. Так, облучение глаз вызывает помутнение хрусталика (катаракту), которое обнаруживается не сразу, а через несколько дней или недель после облучения.

Электромагнитное поле также оказывает специфическое (биологическое) воздействие на ткани человека как биологические объекты даже при интенсивности поля, значительно меньшей теплового порога. Происходит изменение ориентации клеток или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, ослабление биохимической активности белковых молекул, нарушение функции сердечно–сосудистой системы и обмена веществ.

Особенно сильное влияние оказывает магнитная составляющая полей. В отличие от электрической составляющей стены и крыши зданий её практически не экранируют. Исследования на клеточных структурах показывают, что магнитные поля могут быть причиной раковых заболеваний, поскольку они подавляют иммунную защиту организма и влияют на механизм, регулирующий рост клеток.

Отрицательное воздействие электромагнитных полей вызывает обратимые и необратимые изменения в организме: торможение рефлексов, понижение кровяного давления, замедление сокращений сердца, изменение состава крови в сторону увеличения числа лейкоцитов и уменьшения эритроцитов (лейкемия, белокровие). Функциональные нарушения, вызванные биологическим воздействием электромагнитных полей, способны аккумулироваться (накапливаться) в организме.

Субъективные ощущения облучаемого персонала выражаются в жалобах на частую головную боль, сонливость или бессонницу, утомляемость, вялость, слабость, повышенную потливость, снижение памяти, рассеянность, головокружение, потемнение в глазах, беспричинное чувство тревоги, страха и др.

Воздействие электромагнитных волн радиочастот на сердечно–сосудистую систему облучаемый персонал ощущает в виде сильных болей в области сердца, учащенного сердцебиения, сильной одышки при физических нагрузках, а также удушья.

Отклонения в функционировании желудочно–кишечного тракта облучаемого радиоволнами персонала проявляется в сильных болях в области желудка и появлении изжоги.

К числу вышеуказанных неблагоприятных воздействий на человека следует добавить мутагенное действие, а также временную стерилизацию при облучении интенсивностями выше теплового порога. Для оценки потенциальных неблагоприятных воздействий электромагнитных волн приняты допустимые энергетические характеристики электромагнитного поля для различного диапазона частот.

 

Определенную опасность представляют электромагнитные излучения сверхвысоких частот, которые способствуют повышенной утомляемости или, в зависимости от индивидуальных особенностей организма, излишней возбудимости, а также при воздействии СВЧ излучение на глаза, развитию катаракты.

Отраслевой стандарт для предприятий и учреждений, постоянно имеющих дело с СВЧ устройствами (рабочие частоты выше 300 МГц), пределом безопасности для персонала считает такой поток излучения, плотность которого на расстоянии 50 см от источника (на рабочем месте не превышает Р1=10 мкВт/см².

Такая мощность излучения достигается лишь в некоторых бытовых микроволновых печах, например, у итальянской Belonghe plus, Momento SPA 3100, у остальных обследованных печей мощность излучения меньше.

Следующим источником мощного электромагнитного излучения являются карманные радиотелефоны сотовой связи. Бытовые бесшнуровые телефоны опасности не представляют. Для радиотелефонов ручного пользования мощность излучения находится в пределах от десятых долей Вт до 10 Вт. Радиотелефон, работающий в диапазоне 900 мГц с мощностью излучения около 1 Вт, способен создать в области височной части черепа человека плотность мощности в 10-100 раз большую, чем предельно допустимое значение 10 мкВт/см 2 Воздействие таких ЭМП на мозг приводит к раку мозга (с этим столкнулись в США в начале 90-х годов), гормональным заболеваниям, повышению давления, сердечно-сосудистым эффектам и изменению поведения.

Был проведен эксперимент в течение месяца, в ходе которого 20 добровольцев 6 дней в неделю по 2 час. в день использовали стандартный сотовый телефон. В результате у них наблюдалось устойчивое снижение гормона, отвечающего за работу щитовидной железы. При этом уменьшалось потребление кислорода, снижалась скорость обменных процессов. Внешние признаки этого - выпадение волос, сухая одутловатая кожа с желтоватым оттенком, хриплый голос. Эксперименты на животных показали, что практически все контрольные системы организма реагируют именно на модулированный сигнал при низкой интенсивности энергии воздействия (100 мкВт/см²).

При использовании сотовых телефонов с несущей частотой 450-900 МГц излучение в мозгу поглощается неравномерно. Могут образоваться "горячие точки" и эти участки мозга будут как бы "сварены".

При использовании телефона с пиковой мощностью 2 Вт и рабочей частотой 900 МГц напряженность поля в головном мозге составляет от 20 до 30 В/м или от 120 до 230 мкВт/см² (норматив в России, как и в США, для пользователей сотовых телефонов 100 мкВт/см²).

Излучение сотового телефона имеет сложный спектр, содержащий низкочастотные составляющие (около 2 Гц), источником которых является батарея питания. У некоторых моделей эта низкочастотная составляющая создает магнитное поле до 6 мкТл, т.е. в 30 раз превышающее безопасный уровень. Модулированные ЭМП могут избирательно подавлять или усиливать биоритмы другой частоты биотоков мозга. Исключительно высокой восприимчивостью к ЭМП в определенных режимах модуляции обладают люди, склонные к аллергии. Для них опасно воздействие 1-4 мкВт/см², что следует учитывать при расширении круга лиц, использующих сотовые телефоны.

Результаты измерений в Центре электромагнитной безопасности в Москве в 1996 г. показали, что на расстоянии 5 см от антенны уровень плотности потока мощности составлял 0,2-0,7 Вт/см²,в среднем 0,5 Вт/см². Это в 50 000 раз превышает предельный уровень 10 мкВт/см² и в 5000 раз допустимый уровень облучения пользователя сотового телефона 100 мкВт/см².

В декабре 1996 г. Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Москве провел испытания сотовых телефонов, которые показали, что плотности потока энергии от антенны мобильных телефонов разных моделей составляют от 0,01Вт/см² до 0,08 Вт/см², что в 100–800 раз превышает допустимый уровень.

В соответствии со стандартом ЕЭС Genelec 50166 предельное значение дозы поглощенной мощности ЭМП для населения равно 0,08 Вт/кг.

Средняя удельная поглощенная мощность, создаваемая сотовыми телефонами с мощностью излучения 1 Вт, для системы ASM составляет —3,09 Вт/кг, а для Дест 1800-4,6 Вт/кг, что в несколько десятков раз превышает требования стандарта.

Изменение поведения начинается при удельной поглощенной мощности 2.5-5 Вт/кг, гормональные изменения - при 3-4 Вт/кг, а сердечно сосудистые эффекты при 0,3-3 Вт/кг. Опасный уровень ЭМП для жителей, даже не пользующихся сотовой связью, могут создавать и базовые станции сотовой связи, устанавливаемые, как правило, на крышах домов. В 1996 г. таких базовых станций в Москве было более 100.