Електромагнітні поля та Електромагнітні випромінювання

Електромагнітні поля (ЕМП) та електромагнітні випромінювання (ЕМВ) техногенного походження в наш час стали постійними супутниками людини.

ЕМП та ЕМВ являють собою особливу форму матерії. Будь-яка електрично заряджена частка оточена електромагнітним полем, що складає разом з нею єдине ціле. Але ЕМП може існувати й у вільному, окремому від заряджених часток стані у вигляді електромагнітних хвиль (електромагнітних випромінювань), що рухаються зі швидкістю світла, близької до 3´10⁸ м/с.

Електромагнітне випромінювання характеризується векторами напруженості електричного Е (В/м) і магнітного Н (А/м) полів, що відбивають силові властивості ЕМП.

В електромагнітній хвилі вектори Е й Н взаємно перпендикулярні. Довжина електромагнітної хвилі l, частота коливань f і швидкість її поширення С пов'язані співвідношенням:

С=l´f.

Наприклад, для промислової частоти f = 50 Гц довжина хвилі l= 3*10⁸/50=6000 км, а для частоти ультракороткохвильового діапазону f =3´10⁸ Гц=300МГц, довжина хвилі складає 1 м.

Біля джерела ЕМП виділяють ближню зону (або зону індукції), що обмежена , і дальню зону (або зону випромінювання), у якій . У діапазоні від низьких до короткохвильових випромінювань 100МГц (табл. 6) ЕМП біля джерела випромінювання варто розглядати як поля індукції.

 

Таблиця 6

Назва ЕМВ	Назва діапазону	Діапазон частот, Гц	Довжина хвилі, м
Постійні ЕМП			-
Низькочастотні ЕМВ	Наднизькі Інфра- і дуже низькі	3(100-102) 3(102-104)	108 – 106 106 – 104
Радіочастотні ЕМВ	Довгі хвилі (ДХ) Середні хвилі (СХ) Короткі хвилі (КХ) Ультракороткі хвилі (УКХ) надвисокої частоти, або мікрохвилі (НВЧ)	3(104-105) 3(105-106) 3(106-107) 3(107-108) 3(108-1011)	104 – 103 103 – 102 102 – 101 101 – 100 100 – 10-3
Оптичні ЕМВ	Інфрачервоні Видимі Ультрафіолетові	3(1012-1014) 3´1014 3(1014-1016)	10-4 – 10-6 (0,39-0,76)10-6 10-6 – 10-8
Іонізуючі ЕМВ	Рентгенівське випромінювання	3(1017-1019) 3(1020-1022)	10-9 – 10-11 10-12 – 10-14
Гамма-випромінювання

 

В зоні індукції електричне і магнітне поля можна вважати незалежними один від одного. Тому нормування в цій зоні ведеться як за електричною, так і за магнітною складовою.

 

Джерелами постійних магнітних полів є: магніти, електромагніти, магнітопроводи електричних машин і електроапаратів, радіотехнічні пристрої тощо.

Джерелами електричних полів промислової частини (50 Гц) є: лінії електропередач (ЛЕП), відкриті розподільчі пристрої систем електропостачання, що включають комутаційні апарати, пристрої захисту й автоматики, вимірювальні прилади, усі високовольтні установки промислової частоти та ін.

Джерелами електромагнітних випромінювань радіочастот є: потужні радіостанції і телецентри, генератори НВЧ, установки індукційного нагрівання, радіолокаційні станції (РЛС), вимірювальні і контролюючі пристрої, високочастотне медичне устаткування і побутові прилади.

Джерелами підвищеної небезпеки в побуті є: мікрохвильові печі, телевізори, радіотелефони, мобільні телефони, електронні іграшки та ін.

Механізм впливу ЕМП та ЕМВ на біологічні об'єкти дуже складний і на сьогоднішній день недостатньо вивчений. Але в спрощеному вигляді цей вплив можна уявити таким чином. Під дією електричного поля в рідинах, зокрема крові, з'являються іони і, як наслідок, струми. Проте іонні струми протікають у тканинах тільки по міжклітинній рідині, тому що мембрани клітин, являючись гарними ізоляторами, надійно ізолюють внутрішньоклітинне середовище.

При зростанні частоти електромагнітного поля електричні властивості тканин змінюються: вони втрачають властивості діелектриків і набувають властивості провідників.

Струми, що протікають в тканинах викликають їх нагрів. Через те, що енергія поля багаторазово відбивається, переломлюється в багатошаровій структурі тіла з різними товщинами, то її поглинання в межах людського організму відбувається нерівномірно.

Випромінювання з довжиною хвилі 20-30 см поглинається в межах від 20-100% шкірою, жировими тканинами і м'язами. При довжині хвилі 30-100 см воно поглинається на 30-40% в основному внутрішніми органами і це визначає його найбільшу шкідливість з точки зору теплового ефекту. Випромінювання з довжиною хвилі менше 10 см в основному поглинається шкірою.

Теплова енергія, що виникла в тканинах людини, збільшує загальне тепловиділення тіла. Якщо механізм терморегуляції тіла не спроможний розсіяти надлишкове тепло, можливе підвищення температури тіла. Це відбувається, починаючи з інтенсивності поля рівної 100 Вт/м², яка називається тепловим порогом. Органи людини, що володіють слабко вираженою терморегуляцією, більш чутливі до опромінення (мозок, очі, нирки, кишечник, сім'яники).

Підвищення температури тіла на 1⁰С і вище неприпустимо через можливі необоротні процеси.

Дослідження показали, що вплив ЕМВ високих частот, і особливо надвисоких частот, на живий організм виявляється і при інтенсивностях поля нижче теплового порогу, тобто наявний нетепловий вплив, який, як передбачається, є результатом специфічних процесів в живій тканині, що протікають під дією ЕМВ.

Доведено, що вплив ЕМП викликає зміни в організмі: гальмування рефлексів, зниження артеріального тиску (гіпотонія), уповільнення скорочень серця (брадикардія), зміну складу крові у бік збільшення лейкоцитів і зменшення еритроцитів, помутніння кристалика ока (катаракта).

Суб'єктивні критерії негативного впливу ЕМП иа ЕМВ – головний біль, підвищена стомлюваність, дратівливість, порушення сну, задишка, погіршення зору, підвищення температури тіла.

Дослідження показали, що ЕМВ, утворюване навколо ЛЕП промислової частоти, також являє певну небезпеку. Відомо, що напруженість електричного поля (Е) безпосередньо під ЛЕП у місці максимального провисання проводів (у точках проекції на Землю проводів і в 5 м від неї) може досягати десятків тисяч вольт на метр, а саме:

· для ЛЕП із напругою 330 кВ E = 3,5-5 кВ/м

· для ЛЕП із напругою 500 кВ Е = 7,6-8 кВ/м

· для ЛЕП із напругою 750 кВ Е = 15 кВ/м.

Встановлено, що негативний вплив електричного поля виявляється вже при Е = 1000 В/м. В першу чергу це негативно позначається на роботі ендокринної системи людини. Шведськими вченими також встановлено, що у дітей у віці до 15 років, що мешкають поблизу ЛЕП, випадків захворювання лейкемією зафіксоване в 2,7–3,8 раза більше, ніж в інших.