Магнитные поля

Содержание

 

Электромагнитное  поле и его влияние  на здоровье человека

Введение

В процессе эволюции и жизнедеятельности человек  испытывает на себе влияние естественного  электромагнитного фона, характеристики которого используются как источник информации, обеспечивающий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды. Результаты современных исследований свидетельствуют, что живые организмы, от одноклеточных до высших животных и человека, обнаруживают высокую чувствительность к магнитным полям, параметры которого близки к естественным параметрам полей биосферы.

Магнитные поля (МП) естественных источников (геомагнитное поле) существенно влияют на формирование биологических ритмов. Выявлены достаточно достоверные взаимосвязи между  солнечной и геомагнитной активностью и возрастанием проявлений гипертонических кризисов, инфарктов миокарда, психопатологических расстройств.

Искусственные источники создают МП значительно  больших интенсивностей, нежели естественные. Клинико-физиологическими и эпидемиологическими исследованиями установлено, что МП искусственного происхождения играют определенную роль в развитии сердечно-сосудистых, онкологических, аллергических заболеваний, болезней крови, а также могут оказывать влияние на генетические структуры, при систематическом воздействии МП вызывают выраженные изменения в состоянии здоровья населения, в том числе у лиц, профессионально не связанных с источниками МП, причем эффекты воздействия слабоинтенсивных полей могут носить отдаленный характер.

Отмечена высокая чувствительность и поражаемость нервной системы, хрусталика глаз, семенных желез у мужчин, выявлены нарушения функциональной регуляции всех звеньев эндокринного аппарата, нарушение липидного обмена и ряд других отклонений. Значительное число работ свидетельствуют об отрицательном воздействии МП на генетические структуры, клеточные мембраны, иммунную систему, гормональный статус. В публикациях последних лет активно обсуждается вопрос о канцерогенной опасности ЭМП промышленной частоты (50,60 Гц).

Исследование  влияния электромагнитного излучения  антропогенных источников представляет большую сложность. Это обусловлено  следующими основными причинами:

·  в большинстве  случаев неприемлемо ограничение  выброса загрязняющего фактора  в окружающую среду;

·  невозможна замена данного фактора на другой, менее токсичный;

·  невозможна очистка эфира от нежелательных  излучений;

·  неприемлем методический подход, состоящий в  ограничении ЭМП до природного фона;

·  вероятно долговременное воздействие ЭМП (круглосуточно и даже на протяжении ряда лет);

·  воздействие  на большие контингенты людей, включая  детей, стариков и больных;

·  трудности  статистического описания параметров излучений от многих источников, распределенных в пространстве и имеющих различные  режимы работы.

Признается, что  проблема электромагнитной безопасности приобретает в последнее время  социальное значение. Ситуация осложняется  тем, что органы чувств человека не воспринимают ЭМП до частот видимого диапазона, в связи с чем определить степень опасности облучения без соответствующей аппаратуры практически невозможно [2]. Но воздействие МП может оказаться и полезным. Более 100 лет назад естествоиспытатель Трандо сделал открытие, что в магнитном поле все химические реакции, в том числе и в живых организмах, протекают быстрее. Под влиянием магнитного поля все процессы внутри организма резко активизируются.

Новейшими исследованиями установлено, что магнитное поле Земли воздействует на живой организм на клеточном уровне, регулируя механизмы  тканевого дыхания, упорядочивает структуру клеточных жидкостей .

1. ЭМП, его виды и классификация.

 На практике  при характеристике электромагнитной  обстановки используют термины  "электрическое поле", "магнитное  поле", "электромагнитное поле".

Электрическое поле создается зарядами. Например, во всем известных школьных опытах по электризации эбонита, присутствует как раз электрическое поле.

 Магнитное  поле создается при движении  электрических зарядов по проводнику.

 Для характеристики  величины электрического поля  используется понятие напряженность электрического поля, обозначение Е, единица измерения В/м (Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля Н, единица А/м (Ампер-на-метр). При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица Тл(Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.

По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой  осуществляется воздействие между  электрическими заряженными частицами. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле: обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).

 Электромагнитные  волны характеризуются длиной  волны, обозначение - l (лямбда). Источник, генерирующий излучение, а по  сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются частотой, обозначение - f.

 Важная особенность  ЭМП - это деление его на  так называемую "ближнюю" и  "дальнюю" зоны. В "ближней"  зоне, или зоне индукции, на расстоянии  от источника r < l ЭМП можно  считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату r -2 или кубу r -3 расстояния. В "ближней" зоне излучения электромагнитная волне еще не сформирована. Для характеристики ЭМП измерения переменного электрического поля Е и переменного магнитного поля Н производятся раздельно. Поле в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющей полей (электромагнитной волны), ответственных за излучение. "Дальняя" зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния r > 3l . В "дальней" зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r .

 В "дальней"  зоне излучения есть связь  между Е и Н: Е = 377Н, где  377 - волновое сопротивление вакуума,  Ом. Поэтому измеряется, как правило,  только Е. В России на частотах выше 300 МГц обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), или вектор Пойтинга. Обозначается как S, единица измерения Вт/м2. ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.

Международная классификация электромагнитных волн по частотам

Крайние низкие, КНЧ    3 - 30 Гц             Декамегаметровые 100 - 10 Мм

Сверхнизкие, СНЧ 30 – 300 Гц             Мегаметровые 10 - 1 Мм

Инфранизкие, ИНЧ 0,3 - 3 кГц             Гектокилометровые 1000 - 100 км

Очень низкие, ОНЧ 3 - 30 кГц             Мириаметровые 100 - 10 км

Низкие частоты, НЧ 30 - 300 кГц             Километровые  10 - 1 км

Средние, СЧ 0,3 - 3 МГц                          Гектометровые 1 - 0,1 км

Высокие частоты, ВЧ   3 - 30 МГц             Декаметровые 100 - 10 м

Очень высокие, ОВЧ  30 - 300 МГц Метровые 10 - 1 м

Ультравысокие,УВЧ  0,3 - 3 ГГц             Дециметровые      1 - 0,1 м

Сверхвысокие, СВЧ 3 - 30 ГГц             Сантиметровые 10 - 1 см

Крайне высокие, КВЧ 30 - 300 ГГц Миллиметровые 10 - 1 мм

Гипервысокие, ГВЧ 300 – 3000 ГГц Децимиллиметровые  1 - 0,1 мм

2. Основные источники ЭМП.

 Среди основных  источников ЭМИ можно перечислить: 

1. Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда)
2. Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные)
3. Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации)
4. Бытовые электроприборы
5. Теле- и радиостанции (транслирующие антенны)
6. Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны)
7. Радары
8. Персональные компьютеры

2.1 Электротранспорт

 Транспорт  на электрической тяге – электропоезда  (в том числе поезда метрополитена), троллейбусы, трамваи и т. п.  – является относительно мощным  источником магнитного поля в  диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. По данным (Stenzel et al.,1996), максимальные значения плотности потока магнитной индукции В в пригородных "электричках" достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл. Среднее значение В на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мкТл. Типичный результат долговременных измерений уровней магнитного поля, генерируемого железнодорожным транспортом на удалении 12 м от полотна, приведен на рисунке.

2.2 Линии электропередач

 Провода работающей  линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии достигает десятков метров. Дальность распространение электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП - например ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы ЛЭП.  

 Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Биологическое действие.

Электрические и магнитные поля являются очень  сильными факторами влияния на состояние  всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в  районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля.

 У растений  распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры  цветков, листьев, стеблей, появляются  лишние лепестки. Здоровый человек  страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакцией только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков по действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

2.3 Электропроводка

 Наибольший  вклад в электромагнитную обстановку  жилых помещений в диапазоне  промышленной частоты 50 Гц вносит  электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания, а также распределительные щиты и трансформаторы. В помещениях, смежных с этими источниками, обычно повышен уровень магнитного поля промышленной частоты, вызываемый протекающим электротоком. Уровень электрического поля промышленной частоты при этом обычно не высокий и не превышает ПДУ для населения 500 В/м.

 Исследователи  из университета Карнеги в Питсбурге (США ) сформулировали подход к проблеме магнитного поля который они назвали “благоразумное предотвращение”. Они считают, что пока наше знание относительно связи между здоровьем и последствием облучения остаются неполными, но существуют сильные подозрения относительно последствий для здоровья, необходимо предпринимать шаги по обеспечению безопасности, которые не несут тяжелые расходы или другие неудобства.