Влияние электромагнитного излучения на организм человека

Министерство  образования и науки Российской Федерации

 

Государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Сибирский государственный  индустриальный университет»

 

Кафедра общей  экологии и безопасности жизнедеятельности

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Безопасность жизнедеятельности 
на тему: «Влияние электромагнитного излучения на организм человека»

 

Исполнитель:

студент гр. ЭЭТ-093

Королёв А. Е.

 

Руководитель:

доцент

Кабанова Г. М.

 

Новокузнецк

2013

Содержание

 

Введение 2

1. Общая характеристика электромагнитных полей 3

1.1. Электромагнитные излучения радиочастот и сверхвысоких частот 3

1.2. Электрические поля 6

1.3. Магнитные поля 6

2. Источники электромагнитных излучений 8

2.1. Радиочастоты и сверхвысокие частоты 8

2.2. Системы спутниковой связи 9

2.3. Теле- и радиостанции 11

2.4. Сотовая связь 12

2.5. Персональный компьютер 17

2.6. Бытовые приборы 21

2.7. Электропроводка 24

2.8. Линии электропередачи 26

3. Медико-биологические аспекты воздействия ЭМИ излучений 27

3.1. Виды исследования биологического действия ЭМ излучений 27

3.2. Биофизика взаимодействия ЭМИ с биологическими объектами 28

3.3. Реакция организма человека на воздействие ЭМ излучений 32

Заключение 26

Список литературы 39

 

Введение

В связи с наступлением двадцать первого века, века научно технического прогресса, появилась крайняя необходимость принятия обязательных мер для обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и обеспечения электромагнитной совместимости оборудования, как и необходимость выделить в отдельную группу вопросы защиты от электромагнитного и ионизирующих излучений.

Об отрицательном влиянии  на человека электромагнитных излучений  ученые знали давно. Но их знания ограничивались только влиянием мощных полей, излучаемых линиями электропередач, электрическим  транспортом, мощными радиоустановками и т.п.

Однако источники электромагнитных полей (ЭМП) получают все более широкое  распространение, как в производственных, так и в бытовых условиях, создавая всё большую опасность для здоровья населения: это, главным образом,  компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны, СВЧ-печи и т.п.

Действие ЭМИ усугубляется долговременным воздействием: круглосуточно  и на протяжении ряда лет, что, как  правило, приводит к передозировке  ЭМИ и трагическим последствиям. В последние годы внимание к уровню излучения бытовых и промышленных приборов существенно возросло, особенно - для образцов новой техники. Яркий пример - мониторы компьютеров (регламентируются излучения: мягкое рентгеновское, ультрафиолетовое, инфракрасное, видимое, радиочастотное, сверх- и низкочастотное). Однако, в большинстве случаев это лишь способ увеличения продаж.

 

1. Общая характеристика электромагнитных полей

В современных условиях научно-технического прогресса в результате развития различных видов энергетики и  промышленности электромагнитные излучения  занимают одно из ведущих мест по своей  экологической и производственной значимости среди других факторов окружающей среды.

В целом, общий электромагнитный фон состоит из источников естественного (электрические и магнитные поля Земли, атмосферики, радиоизлучения Солнца и галактик) и искусственного (антропогенного) происхождения (телевизионные и радиостанции, линии электропередачи, электробытовая техника и другие).

Уровень естественного электромагнитного  фона в некоторых случаях бывает на несколько порядков ниже уровней  электромагнитных излучений, создаваемых  антропогенными источниками. Электромагнитные излучения космического, околоземного и биосферного пространств играют определенную роль в организации  жизненных процессов на Земле, и  в ряде случаев выявляется их биологическая  значимость.

1.1. Электромагнитные излучения радиочастот и сверхвысоких частот

Электромагнитное  поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязанные переменные электрическое поле и магнитное поле. Взаимная связь электрического (Е) и магнитного (Н) полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появлению другого: переменное электрическое поле, порождаемое ускоренно движущимися зарядами (источником), возбуждает в смежных областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т. д. Таким образом, электромагнитное поле распространяется от точки к точке пространства в виде электромагнитных волн, бегущих от источника. Благодаря конечности скорости распространения электромагнитное поле может существовать автономно от породившего его источника и не исчезает с устранением источника (например, радиоволны не исчезают с прекращением тока в излучившей их антенне).

Электромагнитное поле в  вакууме описывается напряженностью электрического поля (Е) и магнитной индукцией (В). Электромагнитное поле в среде характеризуется дополнительно двумя вспомогательными величинами: напряженностью магнитного поля (Н) и электрической индукцией (D). Связь компонентов электромагнитного поля с зарядами и токами описывается уравнениями Максвелла.

Электромагнитные  волны представляют собой электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды (рис. 1).

 

Рис. 1 – Электромагнитные волны

 

Существование электромагнитных волн предсказано английским физиком М. Фарадеем в 1832 г. Другой английский ученый, Дж. Максвелл, в 1865 г. теоретически показал, что электромагнитные колебания не остаются локализованными в пространстве, а распространяются во все стороны от источника. Теория Максвелла позволила единым образом подойти к описанию радиоволн, оптического излучения, рентгеновского излучения, гамма-излучения. Оказалось, что все эти виды излучения – электромагнитные волны с различной длиной волны λ, т. е. родственны по своей природе. Каждое из них имеет своё определённое место в единой шкале электромагнитных волн (рис. 2).

 

Рис. 2 – Шкала электромагнитных волн

 

Распространяясь в средах, электромагнитные волны, как и всякие другие волны, могут испытывать преломление  и отражение на границе раздела  сред, дисперсию, поглощение, интерференцию; при распространении в неоднородных средах наблюдаются дифракция волн, рассеяние волн и другие явления.

Электромагнитные волны  различных диапазонов длин волн характеризуются  различными способами возбуждения  и регистрации, по-разному взаимодействуют с веществом.

Электромагнитные волны  широко используются в радиосвязи, радиолокации, телевидении, медицине, биологии, физике, астрономии и др. областях науки и техники.

1.2. Электрические поля

Электрическое поле представляет собой частную форму проявления электромагнитного поля. В своем  проявлении это силовое поле, основным свойством которого является способность  воздействовать на внесенный в него электрический заряд с силой, не зависящей от скорости заряда. Источниками  электрического поля могут быть электрические  заряды (движущиеся и неподвижные) и  изменяющиеся во времени магнитные  поля.

Основная количественная характеристика электрического поля –  напряженность электрического поля (Е).

Электрическое поле в среде  наряду с напряженностью характеризуется  вектором электрической индукции (D) . В общем случае электрическое поле описывается уравнениями Максвелла.

1.3. Магнитные поля

Магнитное поле представляет собой частную форму электромагнитного  поля. В своем проявлении это силовое  поле, основным свойством которого является способность воздействовать на движущиеся электрические заряды (в т.ч. на проводники с током), а  также на магнитные тела независимо от состояния их движения. Источниками  магнитного поля могут быть движущиеся электрические заряды (проводники с  током), намагниченные тела и изменяющиеся во времени электрические поля. Основная количественная характеристика магнитного поля – магнитная индукция В, которая определяет силу, действующую в данной точке поля в вакууме на движущийся электрический заряд и на тела, имеющие магнитный момент.

В материальных средах для  магнитного поля вводится дополнительная характеристика – напряженность  магнитного поля Н, которая связана  с магнитной индукцией соотношением: Н = В/m , где m - магнитная проницаемость среды.

 

Рис. 3 – Магнитное поле создается при движении  
электрических зарядов по проводнику

2. Источники электромагнитных излучений

2.1. Радиочастоты и сверхвысокие  частоты

Источниками электромагнитных излучений радиочастот (ЭМИ РЧ) и  сверхвысоких частот (СВЧ) являются технические  средства и изделия, которые предназначены  для применения в различных сферах человеческой деятельности и в основе которых используются физические свойства этих излучений: распространение в  пространстве и отражение, нагрев материалов, взаимодействие с веществами и т. п., а также устройства, предназначенные  не для излучения электромагнитной энергии в пространство, а для  выполнения какой-то иной задачи, но при работе которых протекает электрический ток, создающий паразитное электромагнитное излучение. Свойства ЭМИ РЧ и СВЧ распространяться в пространстве и отражаться от границы двух сред используются в связи (радио- и телестанции, ретрансляторы, радио- и сотовые телефоны), радиолокации (радиолокационные комплексы различного функционального назначения, навигационное оборудование).

Способность ЭМИ РЧ и СВЧ  нагревать различные материалы  используется в различных технологиях  по обработке материалов, полупроводников, сварки синтетических материалов, в  приготовлении пищевых продуктов (микроволновые печи), в медицине (физиотерапевтическая аппаратура).

Микроволновая печь (или  СВЧ-печь) в своей работе использует для разогрева пищи электромагнитное излучение, называемое также микроволновым излучением или СВЧ-излучением. Рабочая частота СВЧ-излучения микроволновых печей составляет 2,45 ГГц. Именно этого излучения и боятся многие люди. Однако современные микроволновые печи оборудованы достаточно совершенной защитой, которая не дает электромагнитному излучению вырываться за пределы рабочего объема. Вместе с тем, нельзя говорить, что излучение совершенно не проникает вне микроволновой печи. По разным причинам часть электромагнитного излучения проникает наружу, особенно интенсивно, как правило, в районе правого нижнего угла дверцы.

Непосредственными источниками  электромагнитного излучения являются те части технических изделий, которые  способны создавать в пространстве электромагнитные волны. В радиоаппаратуре  это антенные системы, генераторные лампы, катодные выводы магнетронов, места  неплотного сочленения фидерных трактов, разэкранированные места генераторных шкафов, экраны электронных визуальных средств отображения информации; на установках по термообработке материалов - рабочие индукторы и конденсаторы, согласующие трансформаторы, батареи конденсаторов, места разэкранирования фидерных линий.

2.2. Системы спутниковой связи

Системы спутниковой связи  состоят из приемопередающей станции  на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой  связи имеет ярко выраженный узконаправленный основной луч – главный лепесток. ППЭ в главном лепестке диаграммы  направленности может достигать  нескольких сотен Вт/м2 вблизи антенны, создавая также значительные уровни излучения 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.

Типичный расчетный график распределения ППЭ на высоте 2 м  от поверхности земли в районе размещения антенны спутниковой  связи приведен на рис. 4.

Существуют два основных опасных случая облучения:

• непосредственно в районе размещения антенны;
• при приближении к оси главного луча на всем его протяжении.

 

Рис. 4 – График распределения плотности потока электромагнитного поля на высоте 2 м от поверхности земли в районе установки антенны спутниковой связи

 

 

2.3. Теле- и радиостанции

На территории России в  настоящее время размещается  значительное количество передающих радиоцентров различной принадлежности.

Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических  зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются  до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС).

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМИ, создаваемых ПРЦ, можно  условно разделить на две части.

Первая часть зоны –  это, собственно, территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это 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.

Расположение ПРЦ может  быть различным, например в Самаре характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки.