Источники электромагнитных излучений, их параметры и основные факторы, воздействующие на здоровье человека

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

 

по предмету:    Эргономическая Безопасность на тему:    Источники электромагнитных излучений, их параметры и основные факторы, воздействующие на здоровье человека

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2011г.

 

Содержание

 

 

 

Введение................................................................................................................... 3

 

1. Естественные и искусственные источники электромагнитных излучений .. 5

 

2. Влияние электромагнитных излучений на организм человека ...................... 9

 

Заключение.............................................................................................................. 19

 

Список используемой литературы .......................................................................... 20

 

Введение

 

 

 

Воздействия, способные вызывать негативные нарушения в самочувствии и здоровье людей, называются опасностями.

Опасность − это свойство элементов системы «человек − среда обитания», способное причинять ущерб людям, природной среде и материальным ресурсам.

Все опасности по  источникам их возникновения принято  делить на естественные и антропогенные.

Естественные  опасности  возникают   при  стихийных  явлениях  в биосфере  −  таких, как  землетрясения,  наводнения,  ураганы,   циклоны, лавины.

Характерной особенностью естественных опасностей является неожиданность их возникновения, хотя некоторые из них человек научился предсказывать, например, ураганы, цунами. Естественные опасности относительно стабильны по времени и силе воздействия.

Возникновение антропогенных опасностей связано, прежде всего, с активной техногенной деятельностью человека.

Источниками антропогенных опасностей являются люди, а также технические средства, здания, сооружения, транспортные магистрали — все, что создано человеком. Ущерб от антропогенных опасностей тем выше, чем больше плотность и энергетический уровень используемых техногенных средств.

Рост негативного влияния, как правило, обусловлен нарушениями технологических рекомендаций, трудовой дисциплины и, что самое главное,

 −  отсутствием необходимых знаний о причинах возникновения опасностей и о последствиях, возникающих в зонах действия опасностей.

Вредные воздействия окружающей среды приводят к ухудшению самочувствия человека или к заболеванию (если воздействие продолжительно).   Сюда   относятся:   воздействия   токсичных   веществ,

 

содержащихся в атмосферном воздухе, воде, продуктах питания; недостаточность освещения; повышенная или пониженная температура воздуха; снижение содержания кислорода в воздухе помещения.

Аналогично влияние на организм повышенного шума,   вибраций, электромагнитных полей, ионизирующих излучений.

В  нашей  работе  мы  рассмотрим  источники  электромагнитных излучений и их воздействие на здоровье человека.

 

1. Естественные и искусственные источники электромагнитных излучений

 

 

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи.

Магнитные поля классифицируют следующим образом.

 

1. По происхождению: естественные (геомагнитное поле Земли, Солнца, поле магнитов), искусственные, биообъектов.

2. По изменению во времени: постоянные (ПМП), переменные (ПеМП), импульсные (ИМП), пульсирующие (ПуМП), шумоподобные.

3. По изменению в пространстве: однородные, неоднородные.

 

4. По интенсивности: слабые, средние, сильные, сверхсильные.

 

Всякое электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое. ЭМП может существовать и в свободном, отделенном от заряженных частиц состоянии в виде движущихся со скоростью близкой к 300 км/с фотонов или вообще в виде извлеченных с этой скоростью электромагнитных волн.

Спектр электромагнитных колебаний по частоте охватывает свыше 20 порядков, от 5·10-3 до 1021 Гц. В зависимости от энергии фотонов его подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излучений. В гигиенической практике к неионизирующим излечениям относят также электрические и магнитные поля. Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение  –  ЭМИ)  характеризуется  векторами  напряженности  Е  и магнитного Н полей, которые отражают силовые свойства ЭМП.

В электромагнитной волне векторы Е и Н всегда взаимно перпендикулярны. В вакууме и в воздухе Е=377 Н. Длина волны λ, частота колебаний f и скорость распространения электромагнитных волн в воздухе с связаны соотношением: c = λ ·  f . Например, для промышленной частоты f=50 Гц длина волны λ=300/50=6 км.

 

Около источника ЭМП выделяют ближнюю зону, или зону индукции, которая находится на расстоянии r≤λ/2π , и дальнюю зону, или зону излучения, в которой r>λ/2π . В зоне индукции электрическое и магнитное поля можно считать  независимыми друг от друга. По этому количественными характеристиками поля в этой зоне являются напряженность электрической Е и магнитной Н составляющих. В зоне измерения (волновой зоне), где уже сформировалась бегущая электромагнитная волна, наиболее важным параметром является плотность потока энергии (интенсивность), которая в общем виде определяется векторным произведением Е и Н, а для сферических волн при распространении в воздухе может быть выражена в следующем виде:

 

где Р_ист – мощность излучения; r – расстояние от источника.

 

Многие тысячелетия электромагнитный фон Земли формировался, главным образом, естественными источниками, основными из которых являются геоэлектрическое и геомагнитное поля, излучения космического, солнечного и околоземного происхождения, а также излучения живых организмов.

Электрическое поле Земли направлено перпендикулярно к земной поверхности,   заряженной   отрицательно   относительно   верхних   слоев атмосферы. У поверхности Земли напряженность его составляет порядка 130 м/В и с высотой убывает приблизительно по экспоненциальному закону. На высоте около 9 км напряженность уменьшается до 5 м / В .

Годовые изменения электрического поля Земли сходны по характеру на всем земном шаре и достигают максимума в январе – феврале (до 150-250 м/В) и минимума в июне – июле (100-120 м/В). Суточные вариации, обусловлены в основном грозовой деятельностью как по земному шару, так и местной грозовой активностью.

 

Частотный спектр атмосферного электричества простирается в диапазоне от сотен Гц до десятков МГц. Максимум интенсивности (напряженности) находится вблизи 10кГц и убывает с частотой. Интенсивность грозовой деятельности всегда и везде минимальна в утренние часы и повышается к ночи.

В холодное время максимум отмечается среди ночи, в теплое – в 15-18 часов. Во время вспышек на Солнце интенсивность грозовой деятельности усиливается.

Магнитное поле Земли характеризуется двумя параметрами – горизонтальной и вертикальной составляющими. Горизонтальная составляющая имеет максимальную напряженность у экватора (20-30 м/А ), которая убывает к полюсам до единиц м /А.    Вертикальная составляющая у полюсов имеет напряженность порядка 50-60 м/А, уменьшаясь у экватора до пренебрежительно малой величины.

При высокой солнечной активности к Земле могут подходить высокоэнергетические частицы солнечной плазмы. Они вызывают магнитные бури, нарушающие структуру геомагнитного поля (магнитосферу). Спектр космического и солнечного излучения занимает область приблизительно от

10 МГц до 10 ГГц . В «спокойном» состоянии интенсивности (плотность истока    энергии)    солнечного    излучения    находится    в    пределах ^.

^{Во время вспышек излучение усиливается в несколько раз. Спектр и}

 

интенсивность излучения галактик близки к спектру и интенсивности солнечного излучения.

Электромагнитная энергия различных диапазонов частот в настоящее время широко применяется в промышленности, науке, быту. Высокие и ультравысокие   частоты   используются   в   радиосвязи,   радиовещании, телевидении, в промышленных установках и технологических процессах для нагрева, закалки и ковки металла, термической обработки диэлектриков и полупроводников.   Сверхвысокие  частоты применяются в   радиолокации

 

различного назначения, ядерной физике, медицине, промышленности, быту, в системах наземной и спутниковой связи и других коммуникационных системах (сотовая связь и др.).

В связи с этим значительное воздействие на электромагнитный фон Земли  стали  оказывать искусственные источники  электромагнитного  поля (ЭМП). В результате уже в настоящее время практически все население земного шара в большей или меньшей степени подвергается воздействию надфоновых уровней ЭМП.

 

2. Влияние электромагнитных излучений на организм человека

 

 

В процессе эволюционного развития все живые существа на Земле приспособились к определенным изменениям природных электромагнитных полей  и,  по  мнению  большинства  исследователей,  вынуждены  были выработать по отношению к ним не только защитные механизмы, но и в какой-то  степени  включить  их  в  свою  жизнедеятельность.  Поэтому увеличение или уменьшение параметров ЭМП, значительно отличающихся от адекватных, могут вызвать в организмах функциональные сдвиги, в ряде случаев перерастающих в патологические.

О биологической значимости ЭМП свидетельствуют как давние наблюдения, так и экспериментальные исследования на различном уровне организации биологических систем. При этом установлено, что воздействие искусственных ЭМП на биообъекты обусловлено не только энергетическими, но и информационными его характеристиками, вызывая тепловое и нетепловое действие.

Тепловой механизм воздействия современная теория признает при относительно высоких уровнях   (к примеру,   в диапазоне  сверхвысоких частот это более 1 мВт/см2). Информационные биоэффекты проявляются при более

низких уровнях ЭМП. В этом случае механизмы воздействия ЭМП еще мало изучены, хотя достоверно установлено, что на биологическую реакцию, в таких случаях кроме интенсивности, влияют частота и комбинация частот излучения,      продолжительность      облучения,      модуляция      сигнала, периодичность действия и др. Сочетание этих параметров может привести к существенно   различающимся   реакциям   и   последствиям   облучаемого организма.

Многочисленные исследования позволили установить, что наиболее чувствительными к действию ЭМП является нервная, сердечнососудистая, иммунная и эндокринная системы, при этом выявлена повышенная опасность

 

ЭМП для растущих организмов, а также людей с заболеваниями указанных критических систем организма. Сегодня очень актуальными являются проблемы безопасности труда пользователей персональных электронно- вычислительных  машин.  На  современном  этапе   очень  многие  задач решаются с помощью компьютеров. Их использую научные работники, инженеры, операторы, бухгалтера, экономисты, диспетчеры и т.д. Исследования последних лет показывают совокупность изменений, наблюдаемых  в  состоянии  здоровья   профессиональных  пользователей ПЭВМ. Это в первую очередь − заболевания сердечнососудистой и нервной системы. Авторы отмечают осложнения беременности и родов, неблагоприятное влияние на плод. Получены данные о повышенном уровне онкологических заболеваний.

Рассмотрим воздействие электромагнитных  излучение на производстве. Степень воздействия магнитного поля (МП) на работающих зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. Каких-либо субъективных воздействий ПМП не вызывают. При действии ПеМП наблюдаются характерные зрительные  ощущения, так называемые фосфены, которые  исчезают в момент прекращения воздействия. При постоянной работе в условиях хронического  воздействия  МП,   превышающих  предельно  допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечнососудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях  тела, находящегося под непосредственным воздействием МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, в некоторых случаях развивается гиперкератоз (ороговелость).

 

Большую  часть спектра неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны (3 Гц...3000 ГГц), меньшую часть

–колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения). В зависимости от частоты падающего электромагнитного излучения ткани организмов проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.

С учетом радиофизических характеристик условно выделяют пять диапазонов частот: от единиц до нескольких тысяч Гц, от нескольких тысяч до 30 МГц, 30 МГц... 10 ГГц, 10 ГГц...200 ГГц и 200 ГГц...3000 ГГц.

Действующим началом колебаний первого диапазона являются протекающие токи соответствующей частоты через тело как хороший проводник; для второго диапазона характерно быстрое убывание с уменьшением частоты поглощения энергии, а следовательно, и поглощенной мощности; особенностью третьего диапазона является «резонансное» поглощение. У человека такой характер поглощения возникает при действии ЭМИ с частотой, близкой к 70 МГц; для четвертого и пятого диапазонов характерно максимальное поглощение энергии поверхностными тканями, преимущественно кожей.

В целом по всему спектру  поглощение энергии ЭМИ зависит от частоты колебаний, электрических и магнитных свойств среды. При одинаковых значениях напряженности поля коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды примерно в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием. С увеличением длины волны глубина проникновения электромагнитных   волн  возрастает;   различие  диэлектрических  свойств тканей приводит к неравномерности их нагрева, возникновению макро- и микротепловых эффектов со значительным перепадом температур.