О природе и основных источниках электромагнитных полей

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

· АФС – антенно-фидерные системы

· БМБ – большая магнитная буря

· БС – базовые станции

· ВДТ - видеодисплейный терминал ЭВМ

· ВДУ - временно допустимые уровни

· ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения

· ВЧ - высокая частота; высокочастотный

· ГМП – гипогеомагнитные поля

· ГН - гигиенические нормативы

· ДВ – длинные волны; длинноволновой

· ДМ – диагностический магнитометр

· ИЗМИРАН – Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн

· КВ - короткие волны; коротковолновой

· КВЧ - крайне высокие частоты

· ЛЭП - линия электропередачи

· МБ – магнитная буря

· МП – магнитное поле

· МРТ – мобильные радиотелефоны

· МЧД – магнито - чувствительный датчик

· НЧ - низкая частота; низкочастотный

· ПДУ – предельно допустимые уровни

· ПК - персональный компьютер

· ПМП – постоянное магнитное поле

· ППЭ – плотность потока энергии

· ПРЦ – передающие радиоцентры

· ПЧ - промышленная частота

· РТПЦ – радиотехнические передающие центры

· СанПиН – санитарные правила и нормы

· СВ – средние волны; средневолновой

· СВЧ - сверхвысокочастотный

· СН – санитарные нормативы

· СЭ – статическое электричество

· УВЧ - ультравысокочастотный

· УНЧ – ультранизкочастотный

· ЦНС - центральная нервная система

· ЧМ – частотно-модулированный

· ЭкП – экранированная палата

· ЭЛТ - электронно-лучевая трубка

· ЭМИ - электромагнитное излучение

· ЭМП - электромагнитное поле

· ЭП - электрическое поле

· ЭстП – электростатическое поле

Введение

Качество жизни человека в цивилизованной в техническом отношении окружающей среде зависит не только от выхлопных газов, но и от проблем, вызванных электрификацией, химизацией и ионизацией. По данным Всемирной организации здравоохранения электромагнитные излучения относятся к числу наиболее опасных, как и радиация.

Электромагнитные поля (ЭМП) – один из постоянно действующих факторов среды обитания. Все живое испытывает на себе их влияние непрерывно в течение всего жизненного цикла. Многие исследователи сходятся во мнении, что естественные электромагнитные поля являются одним из факторов эволюции жизни.

Естественные электромагнитные поля окружают нас от рождения до смерти. Мы живем в электрическом поле (ЭП) сферического конденсатора, наружная оболочка которого (ионосфера) имеет положительный заряд, а внутренняя оболочка (Земля) - отрицательный. Диэлектриком между ними служит плохо проводящая воздушная среда. Под влиянием разности потенциалов между ионосферой и Землей постоянно протекает ток, общая величина которого достигает 2000 А. Площадь поверхности Земли составляет 5,1·10⁸ км². Поэтому через 1м² поверхности в среднем протекает постоянно ток 4·10^-12 А/м², т.е. 4 пА. Соответственно, через стоящего или сидящего в ясную погоду в поле человека протекают токи 1-2 пА.

Средние напряженности (градиенты) электрической и магнитной составляющих ЭМП атмосферы Земли составляют для широты Москвы

E=-140 В/м и H=50 А/м соответственно. Наши суточные и месячные биоритмы, благоприятные и неблагоприятные дни тесно связаны с периодическими изменениями (вариациями) векторов напряженности этих полей по величине и направлению в пределах до 80% от средних значений. Выделяются солнечно-суточные вариации, вызванные суточным движением Земли вокруг Солнца, лунно-суточные, годовые, циклические с периодом 11 лет, связанные с изменением солнечной активности.

Воздействие корпускулярного излучения Солнца на постоянное магнитное поле Земли вызывает магнитные бури (МБ), которые начинаются одновременно на всем Земном шаре и имеют цикличность 27 суток, связанную с цикличностью оборотов Солнца и появления в его атмосфере коронарных дыр.

Бывают большие магнитные бури (БМБ), реально прогнозируемые за 1-5 суток, и связанные с активными непериодическими явлениями на Солнце (вспышками и протуберанцами). БМБ являются следствием воздействия солнечного ветра на магнитосферу Земли во время этих явлений и сопровождаются быстрым (в течение от одного до десятков часов) изменением магнитного поля на поверхности Земли с амплитудами от 100 до 500 нТл и более. Нормальные суточные вариации МП Земли, например, в средних геомагнитных широтах, при этом не превышают 50...80 нТл. Во время БМБ нарушается плавное течение суточного биологического ритма человека. Меняется давление крови, ухудшается самочувствие. Эти взаимодействия потока частиц с полем Земли вызывают глобальные перемещения воздушных масс в атмосфере, землетрясение, появление северных сияний, нарушения радиосвязи и т.п.

В течение года напряженность ЭП Земли колеблется, имея максимум летом и минимум зимой; в суточных колебаниях напряженности наблюдаются максимум в ранние утренние часы и минимум в ночные. Вертикальная составляющая ЭП Земли значительно превосходит его горизонтальные составляющие, а суточные вариации составляют до 120 В/м. Дважды в сутки около 2 и 14часов фиксируются пониженные значения ЭП. В это время у людей регистрируется снижение артериального давления, учащаются смерти и роды.

На изменения ЭП влияют грозы, дождь, снег, сход снежных лавин в горах и другие природные явления. Надвигающаяся при грозе туча вызывает увеличение напряженности электрического поля не менее чем в 100 раз. Напряженность ЭП на поверхности Земли достигает значений 5000 В/м, а на высоте многоэтажного дома – до 30000 В/м. В воздухе образуются тяжелые положительные ионы кислорода, которые не усваиваются организмом. Становится тяжело дышать, начинает изменяться давление крови. После грозы в воздухе образовывается избыток легких отрицательных ионов. Становится легко дышать, давление нормализуется.

Но все это (даже с аномалиями вроде гроз и магнитных бурь) – естественный фон жизни человека. Природные электромагнитные воздействия на человека длятся от нескольких до десятка минут, поэтому последствия от них, как правило, исчезают на вторые-третьи сутки.

Однако стремительный научно-технический прогресс, сопровождающийся электрификацией и электронизацией, внес весьма существенные изменения. Цивилизация окружила нас «прогрессивными» материалами, опутала проводами с электрическим током и обволокла ЭМП, породив проблемы защиты от источников воздействий, действующих на человека на производстве, в быту и транспорте. Отдельная глава посвящена системе санитарно- гигиенического нормирования электромагнитных полей в России. В данной главе приведены государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности. В связи с введением в действие с

1мая 2003 г. Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов «Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191.—03» считать, утратившими силу с момента их введения «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля» № 1757—77. «Предельно допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами» № 1742—77, «Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействии электрических полей промышленной частоты (50 Гц)» № 5802 – 91, «Переменные магнитные поля промышленной частоты (50Гц)» в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.723—98», «Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц» № 3206 85, «Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электромагнитных полей (ЭМП) диапазон частот 10—60 кГц» №5803—91 и электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ), СанПиН 2.2.4/2.1.8.055—96 (пункты 2.1.1, 2.3, 3.1.—3.8, 5.1,—5.2. 7.1—7.11, 8.1—8.5, а также пункты 1.1, 3.12, 3.13 и др.). Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191.—03» приведены в приложении 1. В наши дни проблема здоровья и защиты людей, находящихся под воздействием ЭМП, вызывает все больший интерес.

Данная книга представляет собой методическое пособие для студентов вузов и написана на основе анализа современной литературы, посвященной проблеме воздействия электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье человека. Она содержит сведения о влиянии на биосистемы и человека ЭМП, возникающих как в условиях промышленного производства, так и генерируемых бытовыми электроприборами и установками, аудио-, видео- и радиосистемами, видеодисплейными терминалами и т.п. Полезная информация для работников санитарно-эпидемиологических служб – это полное и систематизированное изложение сведений о допустимых нормах полей и излучений. Отдельная глава посвящена гигиеническому нормированию воздействия ЭМП на человека. Инженер получит сведения об арсенале технических средств для обнаружения опасных зон, измерения уровней излучений, а также средствах защиты от них.

Предназначается для специалистов, интересующихся вопросами экологии и безопасности жизнедеятельности, а также аспирантов и студентов различных специальностей, связанных в своей работе и учебе с медицинскими, биологическими, правовыми и инженерно-техническими проблемами.

 

При подборе материала и оформлении книги принимали участие сотрудники и студенты Ижевского государственного технического университета приборостроительного и гуманитарного факультетов кафедр «Приборы и методы контроля качества» и «Инженерной экологии» Житлухина Ю.В., Боровикова М.В., Пантюхина С.А., Шадрина П.Н., Мустакимов В.В., Кривоногова А.А., Романова Т.В и другие. Всем им авторы приносят свою благодарность.

Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны – от волн, длина которых исчисляется десятимиллионными долями миллиметра, до длинных, измеряемых километрами. В. И. Вернадский (1926)

 

Основные характеристики ЭМП

Электромагнитное поле как физическое понятие представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между любыми находящимися в движении заряженными частицами. Другими словами, ЭМП возникает там, где присутствует электрический ток. При этом источники переменного тока создают изменяющееся во времени ЭМП, в то время как постоянный ток продуцирует статическое ЭМП.

Электромагнитное поле определяется как электростатическими взаимодействиями, возникающими между заряженными частицами вне зависимости от их подвижности (электрическое поле), так и магнитной составляющей ЭМП, которая определяет взаимодействия между движущимися зарядами и объектами, несущими в себе электрический ток (магнитное поле).

 

Рис. 1. Картина силовых линий электрического поля для двух покоящихся заряженных частиц	Рис.2. Картина силовых линий магнитного поля для одиночного проводника	Рис.3.Электромагнитная волна

 

Основной характеристикой электрического поля (рис.1) служит вектор Е напряженности электрического поля [В/м], который зависит от величины разности потенциалов заряженных частиц (напряжения электрического тока) и от расстояния между ними.

Силовой характеристикой магнитного поля (рис.2) служит вектор В магнитной индукции [Тл]. Индукция магнитного поля в вакууме называется напряженностью Н магнитного поля [А/м]. Она зависит от силы тока и также убывает с увеличением расстояния между источниками последнего.

Физической причиной существования электромагнитного поля является то, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся магнитное поле - вихревое электрическое поле. Непрерывно изменяясь, обе компоненты поддерживают существование электромагнитного поля.

Поле неподвижной или равномерно движущейся частицы неразрывно связано с носителем (заряженной частицей). Однако при ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП «отрывается» от них и существует в окружающей среде независимо, в виде электромагнитных волн (рис.3), не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают при исчезновении тока в излучившей их антенне).

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны l [м] или частотой колебания f [Гц]:

или (1)

где c = 3·10⁸ м/с – скорость распространения электромагнитных волн, равная скорости света; f - частота колебаний, Гц; T = 1/f – период колебаний [6].

Спектр электромагнитных излучений (ЭМИ) очень широк и охватывает диапазон от крайне низкочастотного радиоволнового до ионизирующих излучений (табл. 1).

Таблица 1

Линии электропередачи (ЛЭП)

Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты (50 Гц). Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров.

Дальность распространения 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 течение времени работы ЛЭП. На высоте 2 м от земли напряженность ЭП под ЛЭП 50 кВ составляет в среднем 6 кВ/м, под ЛЭП 750 кВ - 11кВ/м.

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

Установлено, что в любой точке поля в электроустановках сверхвысокого напряжения (выше 330 кВ) поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля. На основании этого был сделан вывод, что отрицательное действие электромагнитных полей электроустановок сверхвысокого напряжения (50 Гц) обусловлено электрическим полем, то есть нормируется напряженность Е, кВ/м. Это представляется особенно важным с учетом того, что в России очень широко как в никакой другой стране распространены ЛЭП столь высокого напряжения, включая районы с высокой плотностью населения.

 

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. Более 90% площади жилого помещения, по внешней стене которого проходит распределительный кабель электропроводки, может иметь уровни магнитного поля, превышающие 0,2 мкТл. Уровень электрического поля промышленной частоты при этом обычно не высокий и не превышает ПДУ для населения 500 В/м.

 

Рис.4. Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля - кабельная линия, проходящая в подъезде по внешней стене комнаты	Рис.5. Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля- общий силовой кабель подъезда

 

Примеры распределения магнитного поля промышленной частоты в помещениях приведены на рисунках 4 – 5. Зеленым цветом показана зона с безопасным для здоровья уровнем магнитного поля.

 

Электротранспорт

Электротранспорт (троллейбусы, трамваи, поезда метрополитена и т.п.) является мощным источником электромагнитного поля в диапазоне частот 0-1000 Гц. При этом в роли главного излучателя в подавляющем большинстве случаев выступает тяговый электродвигатель (для троллейбусов и трамваев воздушные токоприёмники по напряженности излучаемого электрического поля соперничают с электродвигателем). Источниками магнитного поля в электропоездах также являются пускотормозные соединения, групповые переключатели, токонесущий провод.

Проведенные исследования свидетельствуют о наличии вариаций МП в салонах для пассажиров и в кабинах водителей в ультранизкочастотном диапазоне (УНЧ) от 0 до 50 Гц. Уровни индукции МП, измеренные в салонах электротранспорта приведены в табл. 3. Максимальные уровни напряженности электрического поля достигают 18 В/м и не превышают предельно допустимых значени

Таблица 3

Теле - и радиостанции

На территории России в настоящее время размещается значительное количество передающих радиоцентров (ПРЦ) различной принадлежности. Они размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре ПРЦ включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком. Мощность передатчиков достигает 250 кВт и более.

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части. Первая часть зоны - это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Эта территория охраняется, и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны - это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

Высокие уровни ЭМП наблюдаются на территориях, а нередко и за пределами размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты (ПРЦ НЧ, СЧ и ВЧ). Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует о ее крайней сложности, связанной с индивидуальным характером интенсивности и распределения ЭМП для каждого радиоцентра. В связи с этим специальные исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ.

 

Таблица 4

Спутниковая связь

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутников – ретрансляторов, находящихся на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженный узконаправленный основной луч - главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м² вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м². Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.

Рис. 6. График распределения плотности потока электромагнитного поля на высоте 2 м от поверхности земли в районе установки антенны спутниковой связи

 

Типичный расчетный график распределения ППЭ на высоте 2 м от поверхности земли в районе размещения антенны спутниковой связи приведен на рис.6.

 

Таблица 5

Азимут линии расчета плотности потока энергии, градус
Мощность, излучаемая антенной, Вт
Угол наклона антенны относительно горизонта, градус
Высота линии расчета плотности потока энергии, м
Азимут линии расчета плотности потока энергии, градус

 

Существуют два основных возможных опасных случая облучения:

· непосредственно в районе размещения антенны;

· при приближении к оси главного луча на всем его протяжении.

 

Бытовые электроприборы

Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками электромагнитных полей. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа (см. рис.7). Все ниже приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.

 

Таблица 6

Радарные установки

Радиолокационные и радарные установки имеют обычно антенны рефлекторного типа («тарелки») и излучают узконаправленный радиолуч. Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако, отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение.

Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин – излучение, 30 мин – пауза суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд.

Радары метрологические могут создавать на удалении 1 км плотность потока энергии ППЭ=100 Вт/м² за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ=0,5 Вт/м² на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно имеет мощность передатчика не превышающую 10 Вт/м², что на порядок меньше, чем у аэродромных радаров.

Сравнение уровней создаваемых радарами полей с другими источниками СВЧ - диапазона приведено на рис.10.

 

Рис.10. Уровни ЭМП радаров в сравнении с другими источниками СВЧ - диапазона

 

Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.

Персональный компьютер

Компьютер как источник переменного электромагнитного поля

Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т. п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации называемое по-разному – монитор, дисплей. Как правило, в его основе – устройство на основе электронно-лучевой трубки. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя (табл.8).

 

Таблица 8

ПК как источник ЭМП

Источник	Диапазон частот (первая гармоника)
Монитор
сетевой трансформатор блока питания	50 Гц
статический преобразователь напряжения в импульсном блоке питания	20 - 100 кГц
блок кадровой развертки и синхронизации	48 - 160 Гц
блок строчной развертки и синхронизации	15 110 кГц
ускоряющее анодное напряжение монитора (только для мониторов с ЭЛТ)	0 Гц (электростатика)
Системный блок (процессор)	50 Гц - 1000 МГц
Устройства ввода/вывода информации	0 Гц, 50 Гц
Источники бесперебойного питания	0 Гц, 20 - 100 кГц

 

Дисплеи с электронно – лучевыми трубками (ЭЛТ) являются потенциальными источниками мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, видимого, радиочастотного, сверх- и низкочастотного ЭМИ. Источниками ЭМИ радиочастотного и низкочастотного диапазонов могут являться система горизонтального отклонения луча ЭЛТ дисплея, работающего на частотах 15-53 кГц, блок модуляции луча ЭЛТ – 5-10МГц, система вертикального отклонения и модуляции луча ЭЛТ – 50-81 Гц.

Излучательные характеристики монитора:

· электромагнитное поле монитора в диапазоне частот 20 Гц - 1000 МГц;

· статический электрический заряд на экране монитора;

· ультрафиолетовое излучение в диапазоне 200 - 400 нм;

· инфракрасное излучение в диапазоне 1050 нм - 1 мм;

· рентгеновское излучение > 1,2 кэВ.

Рис.11. Спектральная характеристика излучения монитора в диапазоне 10 Гц–400 кГц

 

Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц. Электромагнитное поле имеет электрическую (Е) и магнитную (Н) составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка Е и Н производится раздельно. Пример спектральной характеристики ПК в диапазоне 10 Гц - 400 кГц приведен на рис.11.

В 1998 году Северо-западным научным центром гигиены и общественного здоровья Министерства Здравоохранения выполнена работа по контролю соответствия уровней ЭМП на рабочем месте пользователя требованиям гигиенических норм РФ. Данные о зафиксированных значениях поля при обследовании более 120 рабочих мест пользователей ПК приведены в табл. 9.

 

Таблица 9

Влияние на нервную систему

Нервная система и тесно связанная с ней сердечно-сосудистая система являются потенциально наиболее уязвимыми для воздействия ЭМП, так как представляют собой биоэлектрические системы, способные реагировать на внешнее воздействие электрических сигналов. Именно функциональные нарушения нервной системы различного характера (головные боли, утомляемость, нарушения внимания и др.), широко распространившиеся среди обслуживающего персонала первых мощных радиолокационных станций, внедренных в систему противовоздушной обороны вскоре после Второй мировой войны, впервые привлекли внимание медиков к проблеме воздействия ЭМП на человека.

При воздействии полей малой интенсивности возникают существенные отклонения в передаче нервных импульсов, происходит угнетение высшей нервной деятельности, ухудшается память. При анализе влияния уровней магнитных полей был выявлен повышенный риск при уровнях 0,2 мкТл и более. Особую чувствительность к электромагнитному воздействию проявляет нервная система эмбриона на поздних стадиях внутриутробного развития.

Влияние на иммунную систему

На данный момент имеется большое количество данных, указывающих на негативное воздействие электромагнитных полей на иммунологическую реактивность организма. Установлено также, что при электромагнитном воздействии изменяется характер инфекционного процесса – течение инфекционного процесса отягощается аутоиммунной реакцией (атакой иммунной системы на собственный организм), в результате чего она реагирует против нормальных, свойственных данному организму тканевых структур. Такое патологическое состояние характеризуется в большинстве случаев дефицитом лимфоцитов (специализированных клеток иммунной системы), генерируемых в вилочковой железе (тимусе), угнетаемой электромагнитным воздействием. Электромагнитное поле высокой интенсивности также может способствовать неспецифическому подавлению иммунитета, а также особо опасной аутоиммунной реакции к развивающемуся эмбриону.

 

Влияние на половую функцию

Нарушения половой функции обычно связаны с изменением ее регуляции со стороны нервной и нейроэндокринной систем, а также с резким снижением активности половых клеток. Установлено, что половая система женщин более чувствительна к электромагнитному воздействию, нежели мужская. Кроме того, чувствительность к этому воздействию эмбриона в период внутриутробного развития во много раз выше, чем материнского организма. Считается, что электромагнитные поля могут вызывать патологии развития эмбриона, воздействуя в различные стадии беременности. Результаты проведенных эпидемиологических исследований позволяют сделать вывод, что наличие контакта женщин с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам и снизить скорость нормального развития плода. При этом периодами максимальной чувствительности являются ранние стадии развития зародыша, соответствующие периодам имплантации (закрепления зародыша на плацентарной ткани) и раннего органогенеза.

 

Биологическое воздействие

Естественные ЭМП

Наличие естественных ЭМП в окружающей среде является совершенно необходимым для существования нормальной жизнедеятельности, а их отсутствие или дефицит – приводит к серьезным негативным, порой даже необратимым последствиям для живого организма. Информационное значение данного фактора трудно переоценить. Это самый надежный переносчик информации среди других геофизических факторов. При помощи ЭМП информация может передаваться в любые среды обитания живых организмов и при любых метеорологических условиях - в течение полярного дня, ночи, в речной и морской воде, в толще земной коры и, наконец, в тканях живых организмов.

Например, какое значение для жизни имеет магнитное поле Земли, выясняется при космических полетах. Жизнь без гравитации возможна, без магнитного поля Земли - нет. Поэтому уже давно во время пребывания в космосе астронавты используют магнитное поле. По поручению NASA американцы проводили опыты с мышами. В экспериментально созданной среде, где не было магнитного поля, эти мыши были жизнеспособны менее недели. Время от времени их подвергали воздействию магнитного поля Земли, и, соответственно, срок их жизни увеличивался.

Однако любое изменение атмосферного электричества оказывает существенное влияние на здоровье человека, что особенно сильно проявляется во время геомагнитных возмущений – магнитных бурь (МБ). Магнитная буря – это состояние атмосферы при измененной конфигурации магнитного поля Земли в результате резких выбросов солнечной энергии. Происходят эти выбросы двумя способами: либо энергия выделяется из дыр в солнечной короне (областей очень горячей, кипящей плазмы), либо на солнце случается взрыв.

Энергия, исходящая их коронарных дыр, не очень активна, и бури, вызванные ею, соответственно, не так сильны. А вот «взрывные» выбросы порой в тысячу (!) раз больше того количества энергии, которое могло бы выделиться при детонации всех существующих на планете водородных бомб. Поэтому такие вспышки серьезно сказываются на здоровье метеочувствительных людей.

При всем многообразии влияний геомагнитных возмущений на организм человека два фактора имеют наибольшее значение. Первый фактор – сердечно-сосудистая система. Стенокардические приступы наблюдаются в два раза чаще в магнитовозмущенные дни, чем в дни с малой магнитной активностью. Второй фактор – влияние геомагнитных возмущений на кровь. При повышении возмущенности магнитного поля время свертываемости крови возрастает. Кровь по капиллярам начинает двигаться не непрерывным потоком, а сгустками, что приводит к увеличению давления. Кроме того, надпочечники, которые являются мощным магнитным рецептором, выделяют в организм дополнительный адреналин, то есть у человека изменяется гормональный состав крови. Вследствие этого не только у больных, но и у вполне здоровых людей меняется звуко- и цветовосприятие, что грозит увеличением дорожно-транспортных происшествий.

Необходимость принимать меры защиты от влияния естественных магнитных возмущений в первую очередь диктует потребность в средствах их обнаружения в реальном масштабе времени в условиях большого промышленного города с сильными искусственно созданными электромагнитными излучениями (ЭМИ) и помехами.

 

Гипогеомагнитные поля

Отдельной проблемой качества жизни является само существование жизни в условиях ослабленного магнитного поля Земли. В наши дни все большее количество людей по роду своей работы или деятельности длительное время находятся в экранирующих естественные ЭМП герметически закрытых тонко и толстостенных помещениях (в самолетах, в космических аппаратах, в морских судах, в закрытой военной технике, в подземных сооружениях, в метро и т.д.). Например, на морских судах экипаж длительное время находится и работает в условиях так называемых гипогеомагнитных полей (ГМП), то есть в условиях суперпозиции постоянных полей, создаваемых ослабленным геомагнитным полем, полей ферромагнитных частей конструкции судна и полей, создаваемых постоянными токами, протекающими по этим конструкциям.

Длительное воздействие ГМП на человека приводит к снижению его работоспособности, негативному действию на его здоровье. Такие поля являются биологически активным фактором, вызывающим ряд изменений на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования организма.

Основными показателями гипомагнитного поля являются: напряженность вектора постоянного магнитного поля внутри помещения, угол наклонения этого вектора внутри помещения и градиент напряженности магнитного поля между двумя точками в пространстве внутри помещения. Но наиболее информативным является относительный критерий гипогеомагнитного поля, равный величине ослабления напряженности магнитного поля внутри помещения относительно напряженности естественного ГМП открытого пространства снаружи помещения.

Для иллюстрации приведем некоторые результаты измерений в разных местах степени ослабления ГМП относительно внешнего поля Земли

 

Таблица 10

Исследуемое место	Степень ослабления ГМП (в разах)
Первый этаж 9-этажного блочного дома	-1,1 – 1,2
Одноэтажный деревянный дом	-1,01 – 1,03
Экранированная камера для защиты больных от ЭБ (листовая сталь 2 мм, сварка)	-2,5
Московский метрополитен: Внутри вагона – на станции - при ускорении движения	-1,3 – 2,0 до 0,2
Трамвай	-1,2 – 1,5
Автобус	-1,3 – 1,5
Кастрюли, бидоны (из стали)	- 4 – 5