+7(904)3314610

Электромагнитное поле и некоторые потенциальные угрозы здоровью

moveinfo.ru

баннер статьи

Дата:

В современной прессе мелькает много сообщений о небезопасном действии электромагнитных излучений, в то же время производители бытовой техники производящей приборы являющиеся источниками таких излучений заверяют, что их творения абсолютно безопасны. Воздействию ЭМП антропогенного происхождения человек в современном мире подвергается постоянно. Работая за компьютером или у станка, когда едет в троллейбусе или электропоезде, находясь у линий электропередач, работая с бытовыми приборами, общаясь с помощью радиотелефона, кроме этого сегодня в земле существует большое количество так называемых блуждающих токов антропогенного происхождения, действием которых нельзя пренебрегать, и это далеко не все источники ЭМП не естественного происхождения. Как можно снизить действие ЭМП на человека. Некоторые принципы безопасности рассмотрены в данной статье.

Источники электромагнитных излучений

Рассмотрим некоторые типичные источники электромагнитных излучений. Все источники по типу происхождения можно подразделить на естественные (природного происхождения) и искусственные (антропогенного происхождения). К естественным можно отнести:

  • геомагнитные (собственное магнитное поле земли, магнитные аномалии связанные с залеганием руд);
  • атмосферные (грозовые явления, ионосферные токи и токи радиационных поясов Земли);
  • блуждающие токи естественного происхождения (связанные с суточным изменением напряженности поля, грозовыми разрядами, химическими процессами);
  • ЭМП излучаемое Солнцем в широком диапазоне частот и сильно влияющее на геомагнитное поле;
  • излучения других космических тел.

Источники антропогенного происхождения работают практически во всех диапазонах частот и по интенсивности зачастую многократно превосходят естественные. Классифицировать антропогенные источники ЭМП можно по частоте, по превалирующему воздействующему фактору (магнитная или электрическая составляющая ЭМП, воздействие непосредственно током на биологические ткани), по интенсивности (мощности излучения), по назначению прибора, по паттерну формируемого поля и т.д. Рассмотрим классификацию, некоторых источников ЭМП по назначению, тем более, что такая классификация хорошо соотносится с классификацией по частоте, при этом не будем ставить задачей объять все возможные источники, остановимся на тех, что наиболее часто встречаются в повседневной жизни:

  • предназначенные для передачи и преобразования значительных мощностей, частота ЭМП таких источников обычно 40—60 Гц (низкочастотное ЭМП), к таким источника можно отнести: линии электропередач (ЛЭП), трансформаторные подстанции, кабельные линии (в том числе залегающие в стенах жилых домов) и т.д.;
  • достаточно мощные электромеханические преобразователи обычно работают на частотах 40—60 Гц, к ним можно отнести устройства, содержащие разнообразные электрические машины, например, электротранспорт (электропоезда, троллейбусы, трамваи, лифты, эскалаторы, электрокары и др.), производственная техника (станки, конвейерные линии, генераторы и др.), бытовые электромеханические преобразователи (электропилы, электродрели, пылесосы, стиральные и швейные машины, кухонные комбайны и т.д.);
  • электронно-вычислительная техника (компьютеры, теле- и радиоприемники, принтеры, терминалы, и т.д.) эти устройства обычно излучают в очень широком диапазоне частот. Блоки питания этих устройств работают в диапазонах 0.05—100 кГц, а частота процессоров содержащихся в таких устройствах может составлять сотни и тысячи МГц. Форма импульсов, как в области низких частот, так и в области высоких частот обычно близка к форме меандра, а это означает, что у основной частоты существует значительное многоженство значимых гармонических составляющих, в результате излучение становится широкополосным и может иметь верхние значимые частоты излучения ЭМП на два три порядка превышающие паспортные;
  • радиоэлектронная приемопередающая аппаратура, к этому классу аппаратов можно отнести станции вещательной и радиорелейной передачи сигналов, например, мобильные теле системы (сотовые телефоны, радиотелефоны, радиомодемы, носимые радиостанции и др.) так и стационарные теле системы (передающие центры теле- и радиовещания, радиолокационная аппаратура, приемопередатчики сотовой связи и др.). Частотные диапазоны излучений аппаратуры в этом классе чрезвычайно широки, от километровых волн до СВЧ и КВЧ;
  • медицинские приборы, это очень объемный класс аппаратуры, медицинские приборы используют практически все диапазоны частот, от постоянных токов (например, франклизация) и магнитных полей (например, ядерно магнито резонансная (ЯМР) томография) до рентгеновского (рентгенография). Мощность излучений различных медицинских приборов значительно варьируется.

Некоторые особенности ЭМП

В самом простом случае, когда существует ненаправленный точечный источник ЭМП, в однородном бесконечном пространстве с диэлектрической проницаемостью ε=1 и относительной магнитной проницаемостью μ=1, мощность |S|, приходящаяся на единицу поверхности сферы радиуса r, равна среднему за период значению модуля вектора Умова-Пойнтинга:

|S|= P /(4 π r 2),

где P — мощность точечного излучателя [1]. Таким образом, мощность излучения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от излучателя. Это хорошо продемонстрировать на примере. Будем считать радиотелефон точечным, ненаправленным излучателем. Предположим человек, держит радиотелефон рядом с головой, в этом случае расстояние от антенны до кожных покровов головы можно оценить около 1 мм, при этом действующая на биологические ткани мощность излучения равна условному значению X, если телефон отнести от головы на расстояние в 100 мм, мощность действующая на биологические ткани X 10-4. Очевидно, что произошло ослабление действующей мощности на четыре порядка, при изменении настояния на два порядка. В этом примере ситуация рассмотрена со значительными упрощениями, для более точной оценки необходимо учитывать диаграмму направленности антенны, неоднородность сред распространения электромагнитной волны, а в конкретном случае для оценки действия на человека и особенности восприятия специфического излучения биологическими тканями.

Сравнение мощностей излучаемых потоков ЭМП некоторых источников

Для возможности получить численную оценку мощности излучения некоторых различных источников излучения ЭМП, произведем расчеты.

Энергия Солнечного излучения величина известная, для частоты 2800 МГц изменяется в пределах от (50—100) 10 -22 Вт/м2. Мощность излучения медицинского прибора "КВЧ-НД" на частотах 42.19, 53.53, 60.12 ГГц можно регулировать в пределах 40—120 Вт/м2. Примерная мощность передатчика сотового радиотелефона стандарта GSM 850/900/1800/1900 от 0.1 до 0.25 Вт, длительность таймслота GSM 0.577 мс, при передаче (GPRS или разговор) для формирования кадра может использоваться 1—4 таймслота, допуская, что антенна радиотелефона формирует не направленное ЭМП можно оценить среднюю мощность на расстоянии 5 мм. от излучателя при разговоре: |SGSM1|=(0.577 10 -3)/(4π5 10 -6)≈2 Вт/м 2; при работе в режиме GPRG на расстоянии 20 см: |SGSM2|=(0.577 4 10 -3)/(4π 0.2 2)≈5 10 -3 Вт/м2. Оценим мощность излучения СВЧ печи работающей на частоте 2450 МГц, при этом мощность излучателя составляет около 1 кВт, ослабление поля экраном порядка 60—90 Дб, если считать поле не направленным то мощность на расстоянии 10 см составит: ≈10 Вт/м 2; на расстоянии 1 м: ≈0.1 Вт/м 2. Результаты расчетов сведены в таблицу.


Таблица. Оценки мощности некоторых источников высокочастотного излучения.
Источник излучения ЭМП Частота, МГц Мощность излучения, Вт/м 2
Солнце 2800 (50—100) 10 -22
Медицинский прибор КВЧ терапии 42190/53530/62120 40—120
Сотовый радиотелефон 850/900/1800/1900 (5—2000) 10 -3
СВЧ печь 2450 0.1—10

Некоторые физиологические особенности восприятия ЭМП

Человеческий организм сам по себе является излучателем ЭМП практически во всем диапазоне частот [2—4]. Часть этих излучений используется для диагностических целей (ЭЭГ, ЭКГ, электронейромиография, термография и т.д.). ЭМП поля в организме присущи всем уровням организации от атомного до уровня всего организма в целом.

В общем случае вопрос воздействия на биологические ткани ЭМП достаточно сложен. Сегодня принято выделять два вида воздействия внешнего ЭМП на биологические ткани: тепловое и информационное. Очень хорошо изучено тепловое действие ЭМП различных частот на биологические ткани, информационное действие ЭМП изучено много меньше и в этой области есть еще много вопросов [5,6]. Одной из информационных функций ЭМП человека является обеспечение когерентности процессов происходящих на клеточном и молекулярном уровне [2,5].

При первом взгляде может показаться, что чем больше мощность электромагнитного излучения, тем более значимо его действие на биологически ткани и организм в целом. С точки зрения теплового действия ЭМП это действительно так, с точки зрения информационного воздействия не всегда.

Фактическим критерием безопасности при воздействии ЭМП может быть ответная реакция организма и длительное наблюдение изменения хода морфологических (соматологических) процессов. Здесь ключевой является фраза длительное наблюдение.

К факторам влияющем на индивидуальные особенности восприятия и переносимости человеком действия ЭМП можно отнести:

  • состояние тканей и организма в целом в период воздействия ЭМП;
  • индивидуальные для каждого организма особенности восприятия ЭМП (для различных частот могут быть различны);
  • индивидуальная приспосабливаемость организма;
  • совокупная интенсивность излучений, при воздействии на организм (необходимо учитывать совокупное действие всех источников излучения);
  • совокупное действие на организм прочих раздражителей кроме ЭМП (стрессовые ситуации, продукты питания, условия жизни и экология в целом);
  • в отдельную категорию можно отнести плацебо эффект.

В результате можно сделать вывод, что качество воздействия ЭМП на организм индивидуально, а это означает, что рекомендации, сформированные для некоторого большинства, могут быть категорически неприемлемы для конкретного индивидуума. Кроме этого для формирования таких рекомендаций необходимо производить долговременные исследования, большинство исследований ограничено изучением ответной реакции организма на раздражение ЭМП на незначительных интервалах времени.

Общие рекомендации по безопасному использованию устройств-источников ЭМП

Как видно из таблицы, мощности излучателей антропогенного происхождения многократно превосходят естественное, фоновое излучение. При этом, санитарные нормы постоянно редактируются в сторону увеличения [7], из чего можно сделать вывод о том, что предельно допустимые значения излучений, выбираются исходя не из условия безопасности для человека, а на основании текущей ситуации и существующих как факт значений мощности излучения ЭМП. Какие можно дать рекомендации в сложившейся ситуации?

Учитывать тот факт, что практически любой современный электронный прибор или устройство является источником ЭМП и не смотря на соответствие безопасности с точки зрения требований санитарных норм (если есть сертификат) электронная или электрическая техника является потенциальной угрозой здоровью с точки зрения воздействия ЭМП на биологические ткани и организм в целом.

Как было показано выше, мощность излучения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника. Таким образом увеличивая расстояние до источника в n раз, мы ослабляем действующую мощность в n 2 раз.

Рассмотрим некоторые конкретные рекомендации.

При работе с ноутбуком, не следует ставить ноутбук на колени, (или другие части тела), во-первых, в этом случае сокращается до минимума расстояние от тела до источника ЭМП, во-вторых на большинстве ноутбуков отверстия для воздушного охлаждения находятся снизу. Препятствуя свободному движению воздуха пользователь стимулирует разогрев электронных компонентов и как результат увеличение мощности излучения и сокращение срока службы.

Сотовые радиотелефоны. Наиболее разумное решение с точки зрения безопастности при использовании сотового телефона применение проводной гарнитуры (или громкой связи), телефон при этом стоит держать на максимальном удалении от тела. Использование радиогарнитуры не однозначно, т.к. в случае ее применения кроме самого излучения телефона в сотовой сети появляется еще два источника: наушник гарнитуры, и телефон (излучает для наушника гарнитуры).

Радиотелефоны. Бытовые радиотелефоны, являются источником излучения, который может располагаться в непосредственной близости к телу, при этом большинство бытовых радиотелефонов совершенно не выдерживают критики с точки зрения сохранения конфиденциальности проводимых с помощью них переговоров и ограниченности доступа к телефонной сети. От использования радиотелефонов домашней сети есть смысл отказаться вовсе.

СВЧ печи. Как видно из таблицы приведенной выше микроволновые печи являются одним из мощнейших источников СВЧ излучения, с которым может сталкиваться современный человек в быту. Кроме непосредственного действия ЭМП не человека широко известны исследования изменения свойств воды в процессе воздействия СВЧ излуений. Результаты этих исследований показывают, что структура воды изменяется в негативную сторону с точки зрения усвоения человеком. Разумное решение полностью отказаться от использования СВЧ печей.

Персональные компьютеры (ПК). ПК являются источниками излучения в очень широком диапазоне частот и имеют значительную мощность излучения. Не следует их располагать близко к пользователю (ставить на стол или под стол), лучше выбрать место для ПК подальше, на сколько возможно, от пользователя.

Импульсные блоки питания (ИБП). ИБП сегодня используются для питания практически всех электронных приборов, встроенные или внешние ИБП содержатся в: системных блоках ЭВМ, мониторах, телевизорах, копирах, факсах и т.д. Частота первой гармоники ИБП обычно принадлежит диапазону частот 10—100 кГц. Например, при использовании ЖК мониторов наибольшую опасность для здоровья представляет именно излучение ИБП. В общем, прослеживается такая закономерность, стремление к сокращению размеров при неизменной потребляемой мощности вынуждает производителей повышать частоту ИБП, в результате мощность излучения может значительно возрастать. Расстояние от человека до ИБП (или устройств их содержащих) должно быть максимально возможным.

Линии электропередач (ЛЭП) и трансформаторные подстанции (ТП). ЛЭП и ТП являются источниками мощных, низкочастотных (около 50 Гц), геостационарных ЭМП. Следует избегать длительного нахождения вблизи этих технических устройств. Понятие "вблизи" может значительно различатся в зависимости от мощностей передаваемых ЛЭП или трансформируемых ТП.

Литература

  1. Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. —М.: из-во "Связь", 1971. — 450 с.: ил.
  2. Нефедов Е.И., Протопопов А.А., Хадарцев А.А., Яшин А.А., Биофизика полей и излучений и биоинформатика: Монография, ч.1. Физико-биологические основы информационных процессов в живом веществе. — Тула: Изд-во ТулГУ,1998. — 333с.
  3. Гурвич А.А., Еремеев В.Ф., Карабчиевский Ю.А. Энергетические основы митогенетического деления и его регистрации на фотоэлектронных умножителях.—М.: Медицина, 1974 — 96 с.
  4. Рубин А.Б. Биофизика. М: Наука. 2004. Т.2. 448 с.
  5. Сазонов А. С., Найок М. С., Федоров С. Ю., Купеев В. Г., Хадарцев А. А. Низкоинтенсивная биорезонансная терапия./ Под. ред. Яшина А. А. — Тула: Изд-во «Тульский полиграфист», 2000. — 136 с.
  6. Гаряев П.П. Волновой генетический код. Москва, 1997. — 108с.: ил.
  7. Грачев Н.Н. Кафедра РТУиС, МИЭМ. Нормирование электромагнитных излучений.