Действие электромагнитного поля на организм человека

реферат

по курсу "Безопасность жизнедеятельности"

студента Департамента Компьютерных Технологий

Национального Университета "Киево-Могилянская Академия"

Ковалева Сергея

Тема: "Действие электромагнитного поля на организм человека"

План

1. Введение
2. Типы электромагнитных излучений
3. ВЧ и УВЧ диапазона
4. СВЧ диапазон
5. Оптическое излучение
6. Лазерное излучение
7. Защита организма от негативного влияния электромагнитных полей

Введение

С тех пор, когда началось практическое использование радио, люди начали наблюдать вредное воздействие радиоволн на организмы живых существ, в том числе и людей.

Например, у моряков, несущих службу на кораблях, довольно часто наблюдается подавленное настроение и головные боли. Первым исследователем этого явления был врач Павел Иванович Ижевский, который, кстати, был достаточно близким знакомым изобретателя радио Александра Степановича Попова.

Все ЭМП и излучения подразделяют на природные и антропогенные.

Окружающая нас среда всегда находилось под влиянием электромагнитных полей. Эти поля называются фоновым излучением и вызванные природой. С развитием науки и техники фоновое излучение значительно усилилось. Поэтому электромагнитные поля, которые можно отнести к антропогенным, значительно превышают естественный фон и в последнее время превратились в опасный экологический фактор.

Типы электромагнитных излучений

Рассмотрим с начала поля природного происхождения. Вокруг Земли существует электрическое поле средней напряженности 130 В /м. Оно уменьшается от средних широт к полюсам и к экватору, а также с удалением от земной поверхности. Наблюдают годовые, суточные и другие вариации этого поля. Также это поле постоянно меняется под влиянием грозовых разрядов, осадков и других природных катаклизм.

Также существует магнитное поле напряженностью 47.8 А /м и 39.8 А /м на северном и южном полюсах соответственно. Это поле колеблется с 80 - и 11-летними циклами изменений, а также более кратковременными изменениями по разным причинам, связанных с солнечной активностью. Также существует магнитное поле 19.9 А /м на магнитном экваторе. Это поле иногда изменяется под влиянием магнитных бурь. Также земля постоянно находится под воздействием электромагнитного поля, излучаемого солнцем. Диапазон частот этого излучения приблизительно равна 10МГц-10ГГц. Следует вообще отметить, что электромагнитные поля Земли постоянно меняется из-за ряда факторов, как солнечная активность, процессы в земных недрах и другое. Относительно спектра солнечного излучения, то он находится у коротковолновой области и объединяет в себе инфракрасный и ультрафиолетовое излучение. Интенсивность этого излучения имеет постоянную свойство периодически меняться и довольно сильно увеличиваться при атмосферных вспышек.

Эти поля влияют на биологические объекты в течение всего времени их жизни. Поэтому в процессе эволюции человек приспособился к их воздействию и выработала способность защищаться от возможных повреждений за счет природных факторов. Однако учеными наблюдается связь между вспышками солнечной активности и изменениями электромагнитного поля, вызываемой этим процессом и некоторыми группами заболеваний людей. Также, изучая это явление, учении заметили изменение условно-рефлекторной деятельности животных в рамках этого процесса. Систематические исследования по влиянию электромагнитных полей на организм человека начались где-то с 50-х годов. Приведу на рисунке спектр электромагнитного излучения:

Существует такая номенклатура диапазонов согласно регламенту радиосвязи:

30-300 кГц НЧ

300-3000 кГц СЧ

3-30 МГц ВЧ

30-300 МГц метровые

300-3000 МГц УВЧ

3-30 ГГц СВЧ

30-300 ГГц КВЧ

Электромагнитные поля НЧ часто используются в термической обработке. ВЧ - в радиосвязи, медицине, телевидении, радиовещании. Пространство у источника поля разделяют на зоны: ближнюю (зона индукции) и дальнюю (зона излучения). Граница между зонами равна R = /2pi. В зависимости от расположения зоны характеристиками поля: в ближней зоне - составляющая вектора напряженности электромагнитного поля, у дальней - энергетическая характеристика, интенсивность плотности энергетического потока.

ВЧ и УВЧ диапазона

Рассмотрим излучение ВЧ и УВЧ диапазонов. Медицинские показали субъективные расстройства, наблюдаемые при работе: слабость, повышенная утомляемость, потливость, сонливость, а также расстройство сна, головная боль, боли в области сердца. Подавляются также пищевые и половые рефлексы. Также учеными было зафиксировано изменения показателей белкового и углеводного обмена, увеличение концентрации азота в организме, а также уменьшение концентрации альбумина и повышение глобулина. Кроме того, фиксируют некоторые изменения в крови, а именно: увеличение количества лейкоцитов, тромбоцитов, и другое.

При исследовании влияния электромагнитных полей на организм человека, приняли под надзор тестовую группу людей, мешкувалы вблизи радиостанций. Это исследование дало очень интересный и тревожный результат: в этой контрольной группе количество жалоб на здоровье почти в два раза превышала среднюю. При исследовании детей были выявлены нарушения умственной работоспособности, снижение внимания через развитие последовательного торможения и угнетение нервной системы. Было также обнаружено, что в результате действия электромагнитных полей страдает также и иммунно-биологическая система. Возможно также возникновение острых и хронических болезней и функциональные нарушения в работе почти всех систем организма. Изменения деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем имеют кумулятивный характер, и несмотря на это при прекращении воздействия, а также улучшении условий труда, как правило, наблюдается улучшение их функциунування. Длительное воздействие электромагнитных полей все равно приводит к стойким нарушениям и заболеваниям.

СВЧ диапазон

Активность воздействия полей различных диапазонов частот возрастает с ростом частоты и очень серьезно влияет в СВЧ диапазоне. В этом диапазоне работают многие теле-и радиостанций, а также почти все радиорелейные станции, радиолокаторы, и другое. На западе волны этого диапазона принято называть "микроволнами". СВЧ излучения поштрюеться в пределах прямой видимости. На некоторых участках диапазона СВЧ волны рассеиваются молекулами кислорода, атмосферными осадками, и другое, что ограничивает дальность их распространения. Приведенная выше аппаратуре, использующей СВЧ диапазон его использования связано с уменьшением помех и более высокого качества передачи информации нежели в УВЧ диапазоне.

Но, следует отметить, что современная бытовая и корпоративная аппаратура связи достаточно широко использует именно УВЧ диапазон. В нем работает большинство телефонов мобильной связи, беспроводные компьютерные сети, Транкинга радиостанции и другое. Это прежде всего связано с опасностью использования аппаратуры, работающей в диапазонах высоких частот в непосредственной близькозти от человека.

Так что излучение СВЧ при поглощении средой, каков плохой проводник, вызывает его нагрев, этот диапазон очень широко используют в промышленных установках. Подобные установки используются и в быту. Следует к этому привести пример СВЧ (микроволновой) печи. Поэтому рассказы об опасности использования СВЧ-печей имеют достаточно веское основание. Это явление также способствовало созданию учеными терапевтической аппаратуры, основанной на свойствах СВЧ излучения. Также следует отметить, что именно через эти свойства СВЧ излучения используют для передачи энергии лучом на большие расстояния. Когда рассматривали проекты будвництва солнечных электростанций на околоземной орбите, именно эта технология розгядалася как базовая для передачи полученной энергии из космоса на Землю

При использовании СВЧ диапазона основном устанавливают в направленные антенны, а возможность сфокусировать излучение в узкий луч антенны небольших габаритов. В рамках этого луча интенсивность электромагнитного поля значительно увеличивается, а за его пределами становится едва заметной. Это позволяет достаточно четко определять зоны опасны для здоровья.

Довольно много ученых сейчас сосредоточивают свое внимание в научных работах именно на СВЧ диапазоне и его воздействии на биологические объекты. В одной из таких работ приведен пример о проявлениях действия СВЧ зависимости от интенсивности облучения.

При интенсивности поля около 20 мкВт/см2 наблюдается уменьшение частоты пульса, снижение артериального давления. Это действие более сильная у людей, уже подвергались подобное облучение. С ростом интенсивности проявляются электрокардиографические изменения. Затем отмечается учащение пульса, колебания объема крови. При достижения отметки интенсивности в 6мВт/см2 отмечают изменения в половых железах, в крови и помутнение хрусталика. Далее могут начать ощущаться даже такие страшные симптомы, как разрывы капилляров и кровоизлияния в легкие и печень.

Дальнейшее облучение заметно влияет на ткани, вызывает болевые чувства. Если интенсивность превышает 1 Вт/см2, это вызывает быструю потерю зрения.

Повреждения органов зрения, кстати, представляет собой один из самых серьезных эффектов вызванных электромагнитных полей СВЧ диапазона. На низких частотах такие эффекты не наблюдается, поэтому они являются специфическими именно для СВЧ диапазона. Степень повреждения вследствие поражения электромагнитного поля СВЧ диапазона может быть разной и чаще зависит от интенсивности облучения и времени его действия. Повреждение зрения вызывает напряженность поля, уменьшаетсяься с ростом частоты.

Оптическое излучение

Теперь обратим свое внимание на так называемом "оптическом излучении". Под этим термином мы понимаем волны видимого человеческому глазу диапазона волн. Этот диапазон расположен в пределах 0.4-0.77 мкм. Также к оптическому излучению относят инфракрасное (ИК), которое находится в диапазоне 0.11-0.1 мкм и ультрафиолетовое, которое в соответствии находится в пределах 0.4-0.5 мкм. Поэтому мы можем понять, что со стороны длинных волн между оптическим и СВЧ диапазоном находится малоизученный диапазон субмиллиметровых волн, занимающих участок диапазона 1.0-0.1 мм. Этот диапазон является весьма неудобным для практического использования. Со стороны коротких волн находится рентгеновское излучение.

Источники излучения ИК диапазона можно увидеть везде в быту и в производстве. Это большое количество элементов и узлов радиоаппаратуры, полупроводниковые и квантовые приборы, трансформаторы, и многие другие.

Лазерное излучение

Следует отдельно рассмотреть лазерное излучение. Оно достаточно интересным для изучения. Ученые обратили внимание, что воздействие лазерного излучения на биологические ткани может привести к тепловой, ударного действия и светового давления. В зависимости от различных обстоятельств проявления каждого эффекта отдельно или их суммарное действие могут приобретать весьма различных значений.

При большой интенсивности и малых длительности импульса наблюдают ударное воздействие лазерного излучения, распространяется достаточно быстро и приводит к повреждению внутренних тканей. При этом совершенно незаметными остаются внешние проявления. Почти главным элементом воздействия лазерного излучения на организм является тепловой эффект, из-за которого могут появиться ожоги. Также могут наблюдаться более серьезные последствия, такие как разрушение, деформация и даже частичное испарение клеточных структур. При воздействии лазерного излучения меньших интенсивностей можно наблюдать видимые изменения в организма, а именно нарушение пигментации, покраснение с довольно четкими границами зоны, подвергшейся поражения. Кожные оболочки значительной мере защищают внутренние системы организма от серьезных поражений вследствие действия лазера. Но некоторые исследования показали интересный результат - иногда облучение участков кожи может привести к нарушению ряда систем организма, в частности нервной и сердечно-сосудистой.

Следствием даже не очень высоких доз лазерного излучения могут стать почти такие симптомы, как и при СВЧ-облучении. Это и неустойчивое состояние артериального давления и нарушения сердечного ритма, а также усталость, раздражение и прочее. Эти нарушения являются возвратными и имеют свойство исчезать со временем после некоторого отдыха.

Как и СВЧ, наибольший вред лазерное излучение наносит глазам. Наибольшая опасность наблюдается в ультрафиолетовом диапазоне. При таких условиях может произойти коагуляция белка, роговицы и ожог слизистой, что может повлечь слепоту. Лучи из видимого диапазона имеют свойство влиять на клетки сетчатки. Из-за этого может наблюдаться как временная слепота так и потеря зрения вследствие ожога. Излучение инфракрасного диапазона является более опасным, однако также может привести к слепоте.

есть можно сделать вывод, что лазерное облучение может повредить все структуры глаза. Вследствие того, что глаз является оптической системой, можно наблюдать также косвенное влияние, а второстепенные эффекты, яки является реакцией организма на облучение.

При лазерном облучении в биологических тканях возникают свободные радикалы. Они принимают активное участие во взаимодействии с молекулами и нарушают нормальный процесс обмена веществами в организме на уровне клеток. Это приводит к общему ухудшению состояния здоровья.

Защита организма от негативного влияния электромагнитных полей

Для защиты человека от щкидливого влияния электромагнитных полей принимаются нормативы и стандарты. Надо отметить, что любые нормы и стандарты, связанные с защитой человека от опасного влияния, всегда представляют собой Компромисс между преимуществами использования новых технологий и новой техники и возможным риском, вызванным этим использованием.

ДСТУ "Электромагнитные поля радиочастот" охватывает диапазон частот 60 кГц-300 МГц. Он устанавливает, что оценка ЭМП в диапазоне 60 кГц-300 МГц производится отдельно по электрическим и магнитных составляющих поля. Допустимые уровни в течение рабочего дня по электрической составляющей не должны превышать 50 В /м снижается степенями 5 В /м в мере повышения частоты. По магнитного составляющей установлены равные только для отдельных участков диапазона: 5 А /м для частот 60 кГц-1.5 МГц и 0.3 А для частот 30-50 МГц. Допускается превышение этих стандартов, но не более чем двукратное, при сокращении рабочего дня не менее чем на 50%.

Для частот 300 МГц-30 ГГц предельно допустимые значения плотности определяются как результат деления нормируемой величины энергетической нагрузки за рабочий день на время воздействия. Энергетическая нагрузка в течение рабочего дня не должна превышать 200 мкВтЧгод /см2.