Реферат: Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека

Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека

1. Введение. Предмет изучения в валеологии.

1.1 Введение.

Валеология – от лат. «valeo»-«здравствую» - научная дисциплина, изучающая индивидуальное здоровье здорового человека. Принципиальное отличие валеологии от других дисциплин (в частности, от практической медицины) состоит именно в индивидуальном подходе к оценке здоровья каждого конкретного субъекта (без учета общих и усредненных по какому-либо коллективу данных).

Впервые валеология как научная дисциплина была официально зарегистрирована в 1980 году. Её основоположником стал российский ученый И. И. Брехман, работавший во Владивостокском Государственном Университете.

В настоящее время новая дисциплина активно развивается, накапливаются научные работы, активно ведутся практические исследования. Постепенно происходит переход от статуса научной дисциплины к статусу самостоятельной науки.

1.2 Предмет изучения в валеологии.

Предметом изучения в валеологии является индивидуальное здоровье здорового человека и влияющие на него факторы. Также валеология занимается систематизацией здорового образа жизнис учетом индивидуальности конкретного субъекта.

Наиболее распространённым на данный момент определением понятия «здоровье»является определение, предложенное экспертами Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ):

Здоровье есть состояние физического, психического и социального благополучия.

Современная валеология выделяет следующие основные характеристики индивидуального здоровья:

1. Жизнь – наиболее сложное проявление существования материи, которое превосходит по сложности различные физико-химические и био- реакции.

2. Гомеостаз – квазистатичное состояние жизненных форм, характеризующееся изменчивостью на относительно больших временных отрезках и практической статичностью – на малых.

3. Адаптация – свойство жизненных форм приспосабливаться к изменяющимся условиям существования и перегрузкам. При нарушениях адаптации или слишком резких и радикальных изменениях условий возникает дезадаптация – стресс.

4. Фенотип – сочетание факторов окружающей среды, влияющих на развитие живого организма. Также термин «фенотип» характеризует совокупность особенностей развития и физиологии организма.

5. Генотип – сочетание наследственных факторов, влияющих на развитие живого организма, являющихся сочетанием генетического материала родителей. При передаче от родителей деформированных генов возникают наследственные патологии.

6. Образ жизни – совокупность поведенческих стереотипов и норм, характеризующих конкретный организм.

7. Здоровье (согласно определению ВОЗ).

2. Электромагнитное поле, его виды, характеристики и классификация.

2.1 Основные определения. Виды электромагнитного поля.

• Электромагнитное поле– этоособая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

• Электрическое поле – создается электрическими зарядами и заряженными частицами в пространстве. На рисунке представлена картина силовых линий (воображаемых линий, используемых для наглядного представления полей) электрического поля для двух покоящихся заряженных частиц:

Магнитное поле– создается при движении электрических зарядов по проводнику. Физической причиной существования электромагнитного поля является то, что изменяющееся во времени электрическое поле возбуждает магнитное поле, 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 носителей электромагнитное поле «срывается» с них и существует в окружающей среде независимо, в виде электромагнитной волны, не исчезая с устранением носителя (например, радиоволны не исчезают при исчезновении тока (перемещения носителей – электронов) в излучающей их антенне).

2.2 Основные характеристики электромагнитного поля.

Электрическое поле характеризуется напряженностью электрического поля(обозначение «E», размерность СИ – В/м, вектор). Магнитное полехарактеризуется напряженностью магнитного поля(обозначение «H», размерность СИ – А/м, вектор). Измерению обычно подвергается модуль (длина) вектора.

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны(обозначение «l», размерность СИ - м), излучающий их источник – частотой(обозначение – «n», размерность СИ - Гц).

При частотах 3 – 300 Гц в качестве характеристики магнитного поля может также использоваться понятие магнитной индукции(обозначение «B», размерность СИ - Тл).

2.3 Классификация электромагнитных полей.

Наиболее применяемой является так называемая «зональная» классификация электромагнитных полей по степени удаленности от источника/носителя.

По этой классификации электромагнитное поле подразделяется на «ближнюю» и «дальнюю» зоны. «Ближняя» зона (иногда называемая зоной индукции) простирается до расстояния от источника, равного 0-3l, где l- длина порождаемой полем электромагнитной волны. При этом напряженность поля быстро убывает (пропорционально квадрату или кубу расстояния до источника). В этой зоне порождаемая электромагнитная волна еще не полностью сформирована.

«Дальняя» зона – это зона сформировавшейся электромагнитной волны. Здесь напряженность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника. В этой зоне справедливо экспериментально определенное соотношение между напряженностями электрического и магнитного полей:

E=377H

где 377 – константа, волновое сопротивление вакуума, Ом.

Электромагнитные волныпринято классифицировать по частотам:

Измеряют обычно только напряженность электрического поля E. При частотах выше 300 МГц иногда измеряется плотность потока энергииволны, или вектор Пойтинга (обозначение «S», размерность СИ – Вт/м2).

3.Основные источники электромагнитного поля.

В качестве основных источников электромагнитного поля можно выделить:

• Линии электропередач.

• Электропроводка (внутри зданий и сооружений).

• Бытовые электроприборы.

• Персональные компьютеры.

• Теле- и радиопередающие станции.

• Спутниковая и сотовая связь (приборы, ретрансляторы).

• Электротранспорт.

• Радарные установки.

3.1 Линии электропередач (ЛЭП).

Провода работающей линии электропередач создают в прилегающем пространстве (на расстояниях порядка десятков метров от провода) электромагнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Причем напряженность поля вблизи линии может изменяться в широких пределах, в зависимости от ее электрической нагрузки. Стандартами установлены границы санитарно-защитных зон вблизи ЛЭП (согласно СН 2971-84):

3.6 Спутниковая и сотовая связь.

3.6.1 Спутниковая связь.

Системы спутниковой связи состоят из передающей станции на Земле и спутников – ретрансляторов, находящихся на орбите. Передающие станции спутниковой связи излучают узконаправленный волновой пучок, плотность потока энергии в котором достигает сотен Вт/м. Системы спутниковой связи создают высокие напряженности электромагнитного поля на значительных расстояниях от антенн. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км плотность потока энергии 2,8 Вт/м2. Рассеяние энергии относительно основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе непосредственного размещения антенны.

3.6.2 Сотовая связь.

Сотовая радиотелефония является сегодня одной из наиболееинтенсивно развивающихся телекоммуникационных систем. Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции и мобильные радиотелефонные аппараты. Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными аппаратами, вследствие чего они являются источниками электромагнитного поля.В работе системы применяется принцип деления территории покрытия на зоны, или так называемые «соты», радиусом [0,5..10] км. В нижеследующей таблице представлены основные характеристики действующих в России систем сотовой связи:

Интенсивность излучения базовой станции определяется нагрузкой, то есть наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения станции, дня недели и других факторов. В ночные часы загрузка станций практически равна нулю. Интенсивность же излучения мобильных аппаратов зависит в значительной степени от состояния канала связи «мобильный радиотелефон – базовая станция» (чем больше расстояние от базовой станции, тем выше интенсивность излучения аппарата).

3.7 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). В таблице приведены данные по измеренной величине магнитной индукции для некоторых видов электротранспорта:

3.8 Радарные установки.

Радиолокационные и радарные установки имеют обычно антенны рефлекторного типа («тарелки») и излучают узконаправленный радиолуч. Периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости излучения. Наблюдается также временная прерывистость излучения, обусловленная цикличностью работы радиолокатора на излучение. Они работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные специальные установки могут работать на частотах до 100 ГГц и более. Вследствие особого характера излучения они могут создавать на местности зоны с высокой плотностью потока энергии (100 Вт/м2и более).

4. Влияние электромагнитного поля на индивидуальное здоровье человека.

Человеческий организм всегда реагирует на внешнее электромагнитное поле. В силу различного волнового состава и других факторов электромагнитное поле различных источников действует на здоровье человека по-разному. Вследствие этого в данном разделе воздействие различных источников на здоровье будем рассматривать по отдельности. Однако резко диссонирующее с естественным электромагнитным фоном поле искусственных источников почти во всех случаях оказывает на здоровье находящихся в зоне его воздействия людей негативное влияние.

Широкие исследования влияния электромагнитных полей на здоровье были начаты в нашей стране в 60-е годы. Было установлено, что нервная система человека чувствительна к электромагнитному воздействию, а также что поле обладает так называемым информационным действиемпри воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта (величина напряженности поля, при которой начинает проявляться его тепловое воздействие).

В нижеследующей таблице приведены наиболее распространенные жалобы на ухудшение состояния здоровья людей, находящихся в зоне воздействия поля различных источников. Последовательность и нумерация источников в таблице соответствуют их последовательности и нумерации, принятых в разделе 3:

Особо чувствительными к воздействию электромагнитных полей в человеческом организме являются нервная, иммунная, энокринно-регулятивная и половая системы. Ниже воздействие поля на эти системы будет рассмотрено по отдельности.

4.1 Влияние электромагнитного поля на нервную систему.

Большое число исследований и сделанные монографические обобщения позволяют отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительных к воздействию электромагнитных полей систем человеческого организма. При воздействии поля малой интенсивности возникают существенные отклонения в передаче нервных импульсов на уровне нейронных биоэлектрохимических ретрансляторов (синапсов). Также происходит угнетение высшей нервной деятельности, ухудшается память. Нарушается структура капиллярного гематоэнцефалитического барьера головного мозга, что со временем может привести к неожиданным патологическим проявлениям. Особую чувствительность к электромагнитному воздействию проявляет нервная система эмбриона на поздних стадиях внутриутробного развития.

4.2 Влияние электромагнитного поля 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). Возникновение аутоиммунитета связано с патологией иммунной системы, 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.

4.3 Влияние электромагнитного поля на эндокринно-регулятивную систему.

Исследования российских ученых, начавшиеся в 60-е годы XXв. показали, что при действии электромагнитного поля происходит стимуляция гипофиза, сопровождающаяся увеличением содержания адреналина в крови и активизацией процессов свертывания крови. Также замечены изменения в коре надпочечников и структуре гипоталамуса (отдела мозга, регулирующего физиологические и инстинктивные реакции).

4.4 Влияние электромагнитного поля на половую систему.

Нарушения половой функции обычно связаны с изменением ее регуляции со стороны нервной и эндокринно-регулятивной 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. Также установлено, 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.

4.5 Общее влияние электромагнитного поля на организм человека.

Результаты клинических исследований, проведенных в России, показали, что длительный контакт с электромагнитным полем в СВЧ- диапазоне может привести к развитию заболевания, получившего наименование «радиоволновая болезнь». Клиническую картину этого заболевания определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Люди, длительное время находящиеся в зоне облучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. Нередко к этим симптомам присоединяются расстройства вегетативных функций нервной системы. Со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются гипотония, боли в сердце, нестабильность пульса.

У людей, находящихся (в основном, по долгу службы) в зоне облучения непрерывно, возникают изменения в структуре костного мозга в сторону увеличения скорости регенерации. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память. Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость. Имеются также данные о возникновении психических расстройств у людей, в течение 5 лет и более, систематически подвергавшихся облучению электромагнитным полем с напряженностью, близкой к предельно допустимой.

5. Методы защиты здоровья людей от электромагнитного воздействия.

5.1. Организационные мероприятия по защите населения от электромагнитных полей.

К организационным мероприятиям по защите от действия электромагнитных полей относятся:

1. Выбор режимов работы излучающего оборудования, обеспечивающих уровень излучения, не превышающий предельно допустимый.

2. Ограничение места и времени нахождения людей в зоне действия поля.

3. Обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем излучения.

5.1.1. Защита временем.

Применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. Путем обозначения, оповещения и т.п. ограничивается время нахождения людей в зоне выраженного воздействия электромагнитного поля. В действующих нормативных документах предусмотрена зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения.

5.1.2. Защита расстоянием.

Применяется, если невозможно ослабить воздействие другими мерами, в том числе и защитой временем. Метод основан на падении интенсивности излучения, пропорциональном квадрату расстояния до источника. Защита расстоянием положена в основу нормирования санитарно-защитных зон – необходимого разрыва между источниками поля и жилыми домами, служебными помещениями и т.п. Границы зон определяются расчетами для каждого конкретного случая размещения излучающей установки при работе её на максимальную мощность излучения. В соответствии с ГОСТ 12.1.026-80 зоны с опасными уровнями излучения ограждаются, на ограждениях устанавливаются предупреждающие знаки с надписями: «Не входить, опасно!».

5.2. Инженерные мероприятия по защите людей от электромагнитного воздействия.

Инженерные защитные мероприятия строятся на использовании явления экранирования электромагнитных полей, либо на ограничении эмиссионных параметров источника поля (снижении интенсивности излучения). При этом второй метод применяется в основном на этапе проектирования излучающего объекта. Электромагнитные излучения могут проникать в помещения через оконные и дверные проемы (явление дисперсии электромагнитных волн). Для экранирования оконных проемов применяются либо мелкоячеистая металлическая сетка (этот метод защиты не распространён по причине неэстетичности самой сетки и значительного ухудшения вентиляционного газообмена в помещении), либо металлизированное (напылением или горячим прессованием) стекло, обладающее экранирующими свойствами. Металлизированное стекло горячего прессования имеет кроме экранирующих свойств повышенную механическую прочность и используется в особых случаях (например, для наблюдательных окон на атомных регенерационных установках). Для защиты от электромагнитного воздействия населения чаще всего применяется стекло, металлизированное напылением. Напылённая плёнка металлов (олово, медь, никель, серебро) и их оксидов обладает достаточной оптической прозрачностью и химической стойкостью. Нанесенная на одну сторону поверхности стекла, она ослабляет интенсивность излучения в диапазоне [0,8..150] см в 1000 раз. При нанесении плёнки на обе стороны стекла достигается 10- тысячекратное снижение интенсивности.

Экранирование дверных проемов в основном достигается за счет использования дверей из проводящих материалов (стальные двери).

Для защиты населения от воздействия электромагнитных излучений могут применяться специальные строительные конструкции: металлическая сетка, металлический лист или любое другое проводящее покрытие, а также специально разработанные строительные материалы. В ряде случаев (защита помещений, расположенных относительно далеко от источников поля) достаточно использования заземленной металлической сетки, помещаемой под облицовку стен помещения или заделываемой в штукатурку. В сложных случаях (защита конструкций, имеющих модульную или некоробчатую структуру) могут применяться также различные пленки и ткани с электропроводящим покрытием.

Из специальных экранирующих материалов в настоящее время получили широкое распространение металлизированные ткани на основе синтетических волокон. Экранирующие текстильные материалы обладают малой толщиной, легкостью, гибкостью, хорошо закрепляются смолами и синтетическими клеящими составами.

Список литературы

1. Материалы интернет-портала «REFERAT.RU» (рефераты, учебные и справочные материалы на данную тему).

2. Материалы Центра электромагнитной безопасности.

3. Материалы газеты «Аргументы и факты» за июнь 2002 года.

4. И.В. Савельев. «Курс общей физики», том 2, «Электричество и магнетизм. Волны. Оптика». М. Наука, 1978г.

5. Лекции, читаемые в рамках курса «Валеология» кафедры «Ракетные двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана.