Понятие об электромагнитном поле

Электромагнитные поля (ЭМП) и излучения буквально пронизывают всю биосферу Земли, поэтому можно полагать, что все диапазоны естественного электромагнитного спектра сыграли какую-то роль в эволюции организмов, и что это как-то отразилось на процессах их жизнедеятельности. Человек при помощи радиотехнических и радиоэлектронных приборов создал невидимую электромагнитную паутину, в которой мы все находимся. Особенно сильно она разрослась в последние годы, например:

● мощные линии электропередач высокого и сверхвысокого напряжения;

● не менее мощные и многочисленные радио- и телепередающие станции;

● космические ретрансляторы.

Конечно, все они влияют на общую картину воздействия больше становится электромагнитных полей, тем важнее становится для нас узнать о том, как действует на все живое электромагнитные поля.

Электромагнитное поле – это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электрическое поле – создается электрическими зарядами и заряженными частицами в пространстве. Магнитное поле – создается при движении электрических зарядов по проводнику. Физической причиной существования электромагнитного поля является то, что изменяющиеся во времени электрическое поле возбуждает магнитное поле, а изменяющиеся магнитное поле – вихревое электрическое поле: оба компонеты 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 в присутствии тока в излучившей их антенне).

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.

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

В СНГ на частотах выше 300 МГц принято измерять плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), который выражают в ваттах (мили- и микроваттах) на единицу площади Кв/см².

Таблица 10.3

Международная классификация электромагнитных волн по частотам

Наименование частотного диапазона	Границы диапазона	Наименование волнового диапазона	Границы диапазона
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 МГц	Гектометровые	1–0,1 км
Высокие частоты, ВЧ	3–30МГц	Декаметровые	100–10 м
Очень высокие, ОВЧ	30–300 МГц	Метровые	10–1 м
Ультравысокие, УВЧ	0,–3 ГГц	Дециметровые	1–0,1 м
Сверхвысокие, СВЧ	3–30 ГГц	Сантиметровые	10–1 см
Крайне высокие, КВЧ	30–300ГГц	Миллиметровые	10–1 мм
Гипервысокие, ГВЧ	300–3000 ГГц	Децимиллиметровые	1–0,1 мм

 

Основные источники ЭМП

Среди основных источников ЭМИ можно перечислить:

● Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда и др.).

● Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные и др.).

● Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации и др.).

● Бытовые электроприборы (пылесос, утюг, дрель, телевизор, компьютер, стиральная машина, люминисцентная лампа).

● Теле- и радиостанции (транслирующие антенны).

● Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны).

● Радары.

● Персональные компьютеры.

Электромагнитное загрязнение (электросмог) возникает, как правило, в закрытых помещениях:

– рабочее место на производстве;

– квартира, офис, дача, дом, автомобиль…

Диапазон частот электросмога весьма широк – от 16,7 Гц частота сети электротранспорта до нескольких ГГц (1 000 000 000 Гц) – микроволновые печи, радары.

● 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.

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. Минимальное удаление от железнодорожного транспорта 12 м.

● Линии электропередач. Провода работающей линии электропередач создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии достигает десятков метров.

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.

● Электропроводка. В электромагнитную обстановку жилых и бытовых помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц вносят электрическое оборудование:

– кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим системах жизнеобеспечения зданий;

– распределительные щиты, трансформатора, удлинителя, бытовые приборы.

ПДУ магнитной индукции 0,05–0,2 мкТл.

ПДУ электрического поля промышленной частоты не должно превышать 500 В/м.

Основными мерами защиты от ЭМП промышленной частоты (50 Гц) является:

– ограничить продолжительность пребывания не более нескольких часов в день;

– максимально удаление от источников облучения не менее 2,5–3 м.

● Бытовые электроприборы. Приборы, работающие на электротоке, являются источником ЭМП. Наиболее мощными источниками являются:

СВЧ-печи, аэрозоли, холодильники, кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры, которые создают напряженность магнитного поля от 2 до 15 мкТл на расстоянии 0,3 м особенно опасны микроволновые печи.

● Линии электропередачи. Провода ЛЭП создают ЭМП поле от проводов десятки метров оказывает отрицательное влияние на жизнедеятельность пчел, жуков, комаров, растений, а у людей (месяцы, годы) развиваются заболевания сердечно-сосудистой, нервной системы, онкологические заболевания.

 

Биологическое действие ЭМП

Электромагнитные волны с частотой до 10 МГц полностью проходят через человеческое тело, а излучения с меньшей длиной волны имеют разную проникающую способность в различных тканях. На биологическую реакцию влияют следующие показатели ЭМП: частота, интенсивность, продолжительность облучения, сочетание частот и другие факторы.

Выделяют следующие механизмы ЭМП: мелатонический, туннелирующий, резонансный, тепловой.

● Мелатонический – ЭМП обладают способностью подавлять выработку эпифизом гормона мелатонина, который оказывает синхронизирующее влияние на ритм сна и бодрствования, гормональный баланс, температуру тела, артериальное давление, антиоксидантное действие, стимуляцию иммунитета. Длительное воздействие может вести к заболеванию.

● Туннелирующий – модулированное СВЧ ЭМП обладает туннелирующим действием на клетки головного мозга и тем самым металлов. Туннелирующий эффект связан с образованием в мембранах клетки пор или каналов, через которые может происходить движение ионов, которые влияют на изменение ионного гемеостаза и другие функции клетки.

● Резонансный. Тело человека на 60–70% состоит из жидкостей и представляет собой резонаторы, т.е. антенны. Из-за колебательного характера ЭМП резонанс может иметь место при определенных длинах волн, который рассчитывается по формулам. Электрическая составляющая ЭМП формирует на поверхности тела человека и его внутренних органах определенный потенциал от нескольких сот МВ до десятков В. Этот потенциал взаимодействует с собственными биоэлектрическими импульсами органов человека, величина которых составляет всего несколько милливольт и тем самым искажает функцию определенных органов и систем организма – нервной, сердечно-сосудистой систем.

ЭМП при длительном воздействии накапливается. Следовательно, биологический эффект ЭМИ в результате чего могут вести к возникновению стохастических эффектов-лейкозы, опухоли мозга, гормональные заболевания, аллергические проявления, ослабление иммунитета и др.

● Тепловой. Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне ЭМП (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц это менее 1 мВт/см²) принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм.

Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на население.

● Нервная система. Большое число исследований дают основание отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительный систем в организме человека к воздействию ЭМП.

На уровне нервной клетки, структурных образований при передаче нервных импульсов (синапсе), на уровне изолированных структур возникают существенные отклонения при воздействии ЭМП малой интенсивности. Изменяется высшая нервная деятельность, память у людей, имеющих контакт с ЭМП. Эти лица могут иметь склонность к развитию стрессорных реакций. Определенные структуры головного мозга имеют повышенную чувствительность к ЭМП.

Изменения проницаемости гемато-энцефалического барьера может привести к неожиданным неблагоприятным эффектам. Особую высокую чувствительность к ЭМП проявляет нервная система эмбриона. Действие ЭМП может проявляться синдромами для организма человека:

– «ослабленность познания» (проблемы с памятью, головная боль, депрессия);

– «частичной атаксии» (нарушение равновесия, головокружение);

– орто-мио-нейропатии (мышечные боли и усталость).

● Иммунная система. В настоящее время накоплено достаточно данных, указывающих на отрицательное влияние ЭМП на иммунологическую реактивность организма.

Результаты исследований ученых дают основание считать, что при воздействии ЭМП нарушаются процессы иммуногенеза, чаще в сторону их угнетения. Установлено также, что у животных, облученных ЭМП, изменяется характер инфекционного процесса – течение инфекционного процесса отягощается. Возникновение аутоиммунитета связывают не столько с изменением антигенной структуры тканей, сколько с патологией имунной системы, в результате чего она реагирует против нормальных тканевых антигенов. В соответствии с этой концепцией, основу всех аутоимунных состояний составляет в первую очередь иммунодефицит по тимус-зависимой клеточной популяции лимфоцитов. Влияние ЭМП высоких интенсивностей на имунную систему организма проявляется в угнетающем эффекте на Т-систему клеточного иммунитета. ЭМП могут способствовать неспицифическому угнетению иммуногенеза, усилению образования антител к тканям плода и стимуляции аутоиммуной реакции в организме беременной самки.

● Эндокринная система. Исследования показали, что при действии ЭМП, как правило, происходила стимуляция гипофизарно-адреналиновой системы, что сопровождалось увеличением содержания адреналина в крови, активацией процессов свертывания крови. Было признано, что одной из систем, рано и закономерно вовлекающей в ответную реакцию организма на воздействие различных факторов внешней среды, является система гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников результаты исследований подтвердили это положение.

● Половая и репродуктивная система. Нарушения половой функции обычно связаны с изменением регуляции со стороны нервной и нейроэндокринной систем. С этим связаны результаты работы по изучению состояния гонадотропной активности гипофиза при воздействии ЭМП. Многократное облучение ЭМП вызывает понижение активности гипофиза.

Первостепенное значение в исследованиях тератогенеза имеет стадия беременности, во время которой воздействует ЭМП. Принято считать, что ЭМП могут, например, вызывать уродства, воздействуя в различные стадии беременности. Хотя периоды максимальной чувствительности к ЭМП имеются в ранние стадии развития зародыша, соответствующие периодам имплантации и раннего органогенеза.

● Радиоволновая болезнь. Длительный контакт с ЭМП в диапазоне СВЧ может привести к развитию радиоволновой болезни. Основными жалобами являются: общая слабость, быстрая утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. Отмечается нейроциркуляторная дистония, которая проявляется лабильностью пульса и артериального давления с наклонностью к гипотонии, умеренной лейкопении, эритроцитонении. Таким образом, радиоволновая болезнь проявляется в виде трех синдромов: астенического, астеновегетативного и гипоталатического.

Люди, работающие с ЭМП, а население в зоне действия магнитных полей и ЭМП жалуются на раздражительность, а через несколько лет у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость, плохой сон, нарушается внимание и память

Сотовая связь

Согласно заключению ВОЗ на 2011 год мобильные телефоны применяются в мире около 4,6 млрд. абонентов:

● около 70% пользователей разговаривают по телефону более 30 минут в день;

● 30% людей имеют по 2 сотовых и регуляцию их используют;

● 40% людей на ночь кладут телефон на расстояние менее 0,7 м от головы, а ведь даже не звонящий аппарат постоянно связывается с базовой станцией;

● только 20% пользователей знают, что влияние мобильного телефона на человека может быть чрезвычайно вредным.

По заключению ученых разные люди реагируют на генерируемое сотовыми телефонами излучение по-разному:

– 15% особо устойчивых его просто не замечают;

– у 70% включаются комплексные механизмы, и негативные последствия проявляются через какое-то время;

– 15% только пользователей являются гипперчувствительными к ЭМП.

Наиболее негативное свойство электромагнитных сигналов в том, что они имеют свойство накапливаться со временем в организме. Наиболее подвержены влиянию ЭМП – кровеносная система, головной мозг, глаза, иммунная и половая системы.

● Нервная система. Электромагнитные поля нарушают проницаемость клеточных мембран для ионов кальция. Нервная система начинает неправильно функционировать. Переменное ЭМП индуцирует слабые токи в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей. Спектр вызываемых этими процессами весьма широк – в ходе экспериментов фиксировались изменения электроэнцефалограммы головного мозга, замедление реакции, ухудшение памяти, депрессивные изменения (Стожаров А.Н.,2007).

Потенциальный риск это и для здоровья детей очень высок (рис. 10.16.).

 

Рис. 10.16. Распространенность ЭМП на головной мозг

с учетом возраста пользователя мобильной связью

С целью уменьшения воздействия на организм пульсирующего микроволнового излучения необходимо соблюдать рекомендации:

● Не пользоваться сотовыми телефонами без крайней необходимости. Дома и в офисе разговаривать по обычным проводным телефонам

● Основная рекомендация – не подносить телефон к голове в момент вызова (в процессе соединения с вызываемым абонентом) – в эти секунды телефон развивает максимальную мощность для обнаружения и соединения с ближайшей сотой, вообще рекомендуется пользоваться гарнитурой («hand-free»).

● Не разговаривать в автомобиле по сотовому телефону. Металлический корпус автомобиля действует как «экран», ухудшается радиосвязь. В ответ на это мобильный аппарат увеличивает свою мощность, что приводит к большему облучению абонента. В автомобиле используйте сотовый телефон с внешней антенной, которую лучше всего располагать в герметическом центре крыши.

● По этой причине не пользоваться сотовыми телефонами в металлических гаражах. При проживании в зданиях из железобетонных конструкций разговор по аппарату мобильной связи следует вести около большого окна, на лоджии или балконе.

● При разговоре не рекомендуется касаться внешней антенны сотового телефона или той части аппарата, где размещается внутренняя антенна (часто это верхняя часть аппарата, сзади от динамика) – при этом значительно возрастает выходная мощность. Лучше держать телефон за торцы пальцами, чем полностью захватывать его ладонью.

● Изменять положение трубки в процессе разговора – слева, справа.

● Не следует использовать сотовые телефоны лицам, страдающим заболеваниями:

– неврологического характера, включая – невростению, психопатию, психостению, неврозами, клиника которых характеризуется – астеническими, навязчивыми и истерическими расстройствами;

– снижением умственной и физической работоспособности: снижение памяти; расстройством сна, эпилепсией и эпилептической предрасположенностью.

● Не следует использовать сотовые телефоны беременным, с момента установления факта беременности.

● Не пользуйтесь мобильным телефоном в метро, трамваях, троллейбусах и вблизи высоковольтных линий электропередач.

● Пользуйтесь современными, качественными телефонными аппаратами и максимально совершенными сетями.

● Не применяйте «экранизирующие чехлы» и другие приспособления, изолирующие мобильный телефон. Чем хуже уровень сигнала, тем выше будет уровень излучения аппарата. Например, если изолировать телефон сзади, то он будет излучать вперед с большой мощностью.

● Общение не должно продолжаться более 15 мин. в сутки.

● После 1–3-минутного разговора рекомендуется в течение не менее 5 мин. воздержаться от следующего звонка (продолжительные разговоры вызывают психические расстройства).

● Ограничить продолжительность однократного разговора до 3 мин. и увеличивать период между двумя разговорами – минимально рекомендованный – 15 мин.

● приобретать аппараты у официальных диллеров с гарнитурами и системами «свободные руки», а также по возможности пользоваться громкой связью и услугами SMS.

● Во время сна телефон должен быть на расстоянии не менее 1 м. от головы.

● При разговоре рекомендуется снимать очки с металлической оправой, т.к. наличие подобной оправы, играющей роль вторичного излучателя, может привести к увеличению интенсивности ЭМП, падающего на определенные участки головы пользователя, по сравнению со стандартной ситуацией.

Допустимые уровни воздействия ЭМИ, создаваемые системами сотовой радиосвязи для облучения населения, проживающего на прилегающей селитебной территории от антенн базовых станций составляют 10 мкВт/см², а облучение пользователей радиотелефонов – 100 мкВт/см².