Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

з теми: Вплив електромагнітного поля і випромінення на об'єкти біологічного походження. Методи захисту від електромагнітного випромінювання

Зміст

• Вступ
• 1. Основні визначення, види та характеристики електромагнітного поля
• 2. Вплив електромагнітних полів і випромінювань на біологічні об'єкти та його контроль
• 3. Нормування електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону
• 4. Захист від електромагнітного випромінювання
• Список літератури

Вступ

Біосфера протягом усієї еволюції перебувала під впливом електромагнітних полів, так званого фонового випромінювання, викликаного природними причинами. У процесі індустріалізації людство додало до цього цілий ряд факторів, посиливши фонове випромінювання. У зв'язку з цим ЕМП антропогенного походження почали значно перевищувати природний фон і тепер перетворилися на небезпечний екологічний фактор.

Застосування радіотехнічних приладів і систем, нових технологічних процесів, використання яких призводить до випромінювання електромагнітної енергії в навколишнє середовище створює ряд труднощів, пов'язаних з негативним впливом електромагнітних випромінювань на організм людини. Під впливом ЕМП відбувається перегрів організму, спостерігається негативний вплив на центральну нервову систему, ендокринну, обміну речовин, серцево-судинну, на зір. Підвищується стомлюваність, артеріальний тиск, порушується стійкість впливу.

1. Основні визначення, види та характеристики електромагнітного поля

Електромагнітне поле - це особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між електрично зарядженими частинками.

Електричне поле - створюється електричними зарядами і зарядженими частинками в просторі. Магнітне поле - створюється при русі електричних зарядів по провіднику.

Фізичної причиною існування електромагнітного поля є те, що змінюється в часі електричне поле збуджує магнітне поле, а змінюється магнітне поле - вихровий електричне поле. Безперервно змінюючись, обидва компоненти підтримують існування електромагнітного поля. Частинки поля нерухомі або рівномірно рухаються нерозривно пов'язані з носієм (зарядженої часткою).

Однак при прискореному русі носіїв електромагнітне поле «зривається» з них і існує в навколишньому середовищі незалежно, у вигляді електромагнітної хвилі, що не зникає з усуненням носія (наприклад, радіохвилі не зникають при зникненні струму (переміщення носіїв - електронів) з випромінюючої їх антени).

Електричне поле характеризується напруженістю електричного поля (позначення «E», розмірність СІ - В/м, вектор). Магнітне поле характеризується напруженістю магнітного поля (позначення «H», розмірність СІ - А / м, вектор). Вимірюванню зазвичай піддається модуль (довжина) вектора.

Електромагнітні хвилі характеризуються довжиною хвилі (позначення «l», розмірність СІ - м), що випромінює їх джерело - частотою (позначення - «n», розмірність СІ - Гц).

При частотах 3 - 300 Гц в якості характеристики магнітного поля може також використовуватися поняття магнітної індукції (позначення «B», розмірність СІ - Тл).

ЕМП відповідно до законів Максвелла характеризируется векторами напруженості електричного Е (В/м) і магнітного Н (А/м) полів. Вектори Е і І проходять в зоні поширення електромагнітної хвилі і завжди взаємно перпендикулярні. При поширенні в провідному середовищі вони пов'язані співвідношенням:

, (1)

де щ - частота електромагнітних коливань;

y - питома провідність речовини екрану;

м - магнітна проникність цієї речовини;

k - коефіцієнт загасання;

R - відстань від вхідній площині екрану до розглянутої точки.

Згідно теорії електромагнітного поля простір близько джерела змінного електричного або магнітного полів ділиться на дві зони: ближню, або зону індукції і зону випромінювання (розповсюдження). Класифікація ЕМП наведена на рисунку 1.

Всі електромагнітні поля і випромінювання поділяються на природні та антропогенні.

ЕМП природного походження. Навколо Землі існує електричне поле напруженістю в середньому 130 В/м, яке зменшується від середніх широт до полюсів і до екватора, а також за експоненціальним законом з віддаленням від земної поверхні. Спостерігаються річні, добові та інші варіації цього поля, а також випадкові його зміни під впливом грозових розрядів, опадів, хуртовин, пилових бур, вітрів.

Наша планета також має магнітне поле з напруженістю 47,3 А/м на північному, 39,8 А/м - на південному полюсах, 19,9 А/м - на магнітному екваторі. Це магнітне поле коливається з 80-річним і 11-річним циклами змін.

Земля постійно знаходиться під впливом ЕМП, які випромінює Сонце, в діапазоні в основному 10 МГц-10 ГГц. Спектр сонячного випромінювання досягає і більш короткохвильової області, яка включає в себе інфрачервоне (ІЧ), видиме, ультрафіолетове (УФ), рентгенівське і гамма-випромінювання. Інтенсивність випромінювання змінюється періодично, а також швидко і різко збільшується при хромосферних спалахах.

Рис. 2.22. Класифікація ЕМП і випромінювань

Розглянуті ЕМП впливали на біологічні об'єкти і зокрема на людину під час усього його існування. Це надало змогу в процесі еволюції пристосуватися до впливу таких полів і виробити захисні механізми, які захищають людину від можливих випромінювань за рахунок природних факторів. Однак все ж спостерігається кореляція між змінами сонячної активності(викликаними ними змінами електромагнітного випромінювання) і нервовими, психічними, серцево-судинними захворюваннями людей, а також порушенням умовно-рефлекторної діяльності тварин.

Антропогенні випромінювання фактично охоплюють всі діапазони. Розглянемо вплив радіохвильового випромінювання, зокрема випромінювання ВЧ і УВЧ діапазонів (діапазони 30 кГц-500 МГц). Можливості прямого опромінення радіохвилями визначаються умовами їх розповсюдження, які залежать від довжини хвилі.

Найбільш застосовуваною є так звана «зональна» класифікація електромагнітних полів за ступенем віддаленості від джерела / носія.

За цією класифікацією електромагнітне поле поділяється на «ближню» і «далеку» зони. «Ближня» зона (іноді звана зоною індукції) тягнеться до відстані від джерела, рівного 0-3l, де l - довжина породжуваної полем електромагнітної хвилі. При цьому напруженість поля швидко убуває (пропорційно квадрату або кубу відстані до джерела). У цій зоні породжувана електромагнітна хвиля ще не повністю сформована.

«Далека» зона - це зона сформованої електромагнітної хвилі. Тут напруженість поля убуває назад пропорційно відстані до джерела. У цій зоні справедливо експериментально певне співвідношення між напруженостями електричного і магнітного полів:

E = 377H , (2)

де 377 - константа, хвильовий опір вакууму, Ом.

На довгих хвилях (10-1 км) ЕМП створюється хвилею, яка огинає земну поверхню і перешкоди, які на ній знаходяться (будинки, рослинність, нерівності місцевості), і проходять між земною поверхнею і нижньою межею іонізаційного шару атмосфери. Вони майже не поглинаються грунтом. Сигнали потужних радіомовних станцій в цьому діапазоні фактично в будь-який час доби вільно поширюються на далекі відстані.

Середні хвилі (1000-100 м) також досить добре огинають земну поверхню, хоча при цьому відхиляються перешкодами, які мають розмір, більший від довжина хвилі, і значно поглинаються грунтом. У зв'язку з цим відстань поширення середніх хвиль становить близько 500 км, а для обслуговування великих територій встановлюється мережу ретрансляційних станцій. У цьому діапазоні працюють радіостанції на суднах і аеродромно радіослужба. Але головну екологічну небезпеку створюють потужні радіомовні станції.

У діапазоні коротких хвиль (100-10 м) радіохвиля дуже сильно поглинаються грунтом, але для розповсюдження на велику відстань використовується їх віддзеркалення від земної поверхні і від іоносфери. У цьому діапазоні працюють радіомовні станції і станції зв'язку.

На ультракоротких хвилях (10-1 м), які сильно поглинаються грунтом і майже не відображаються іоносферою, поширення сигналів відбувається практично тільки в межах прямої видимості. Для збільшення цієї зони використовують високо розміщення антени і ретранслятори, причому ЕМП утворюються внаслідок інтерференції прямого і відбитого променів. У цьому діапазоні працюють радіомовні і телевізійні станції, розташовані, як правило, в місцях великої концентрації населення.

Випромінювання НВЧ діапазону. Активність впливу ЕМП різних діапазонів частот різна: вона значно зростає з ростом частоти і дуже сильно впливає в НВЧ діапазоні. У даний діапазон входять дециметрові (100-10 см), сантиметрові (10-1 см) і міліметрові (10-1 мм) хвилі. Ці діапазони об'єднуються терміном «мікрохвильової».

Як і УВЧ, СВЧ випромінювання сильно поглинається грунтом і не відображається іоносферою. Тому поширення СВЧ відбувається в межах прямої видимості.

На дециметрових хвилях працюють радіомовні і телевізійні станції, які забезпечують у зв'язку зі зниженням рівня перешкод вищу якість передачі інформації, ніж у УВЧ діапазоні.

Всі ділянки НВЧ діапазону використовуються для радіозв'язку, в тому числі радіорелейного і супутникового. У цьому діапазоні працюють практично всі радіолокатори. Оскільки випромінювання СВЧ, поглинаючись середовищем, викликає їх нагрівання, цей діапазон широко використовується в промислових установках, які базуються на використанні й інших ефектів, пов'язаних з НВЧ випромінюваннями. Подібні установки використовуються і в побуті. Вплив НВЧ випромінювання на живі тканини дає підставу для розробки терапевтичної медичної апаратури. Завдяки особливостям поширення НВЧ саме цей діапазон використовується для передачі енергії променем на великі відстані.

В якості основних джерел електромагнітного поля можна виділити:

• лінії електропередач;

• електропроводка (усередині будівель і споруд) ;

• побутові електроприлади;

• персональні комп'ютери;

• теле- і радіопередавальні станції;

• супутникова і стільниковий зв'язок (прилади, ретранслятори) ;

• електротранспорт;

• радарні установки.

2. Вплив електромагнітних полів і випромінювань на біологічні об'єкти та його контроль

Дія електромагнітного випромінювання інтенсивно вивчається в останні 25 років у всьому світі на різних біологічних об'єктах (від бактерій до тканин і органів людини) і модельних системах, а також використовується в практичній медицині, що призвело до створення КВЧ -терапії.

Огляд існуючих робіт по дії міліметрових хвиль на біологічні об'єкти свідчить про можливість існування механізмів взаємодії КВЧ хвиль з клітинами рослинного або тваринного походження, які зачіпають фундаментальні аспекти їх життєдіяльності і функціонування клітинних мембран.

Найбільш істотний висновок, зроблений на основі цих експериментів, полягав у наступному: характер впливу КВЧ-хвиль на біологічні об'єкти відрізняється від звичайного теплового впливу електромагнітних хвиль і володіє властивостями «інформаційного» впливу. Слід зауважити, що поділ електромагнітних впливів на біологічні об'єкти на енергетичні (теплові) і «інформаційні» вперше обговорювалось в книзі А. С. Пресмана. Приблизно в цей же час (1968р.) була опублікована теоретична робота Г. Фреліха, в якій із загальних біофізичних міркувань була обгрунтована можливість когерентного збудження плазматичних мембран клітин або її окремих ділянок в діапазоні частот 1 011 -1012 Гц, що відповідає ММ -хвилі (3 Ч 1010 - 3 Ч 1011 Гц).

Багатьма дослідниками були відзначені позитивні впливи КВЧ-випромінювання на різних живих об'єктах і вивчені різні фізіологічні ефекти, викликані КВЧ-випромінюванням: прискорення росту і збільшення біомаси, інтенсифікація процесів фотосинтезу, що супроводжується підвищенням виділення кисню і вмісту в клітинах фотосинтезуючих пігментів, збільшення екскреції органічних сполук у середу, зміна реакційної здатності екзометаболітів, зміна транспорту іонів та ін..

КВЧ-випромінювання при терапії гострої променевої хвороби підсилює процеси проліферації клітин, різні енергетичні процеси і біосинтез білка. На це вказує більш високий вміст гемоглобіну, ретикулоцитів і лейкоцитів у порівнянні з контролем. Крім того, КВЧ-випромінювання стимулює утворення попередників еритроцитів і ретикулоцитів і сприяє білкового обміну в них. А якщо впливати КВЧ-випромінюванням на головний мозок, то підвищується секреція гормонів передньої долі гіпофіза, що надають стимулюючий вплив на еритропоез і синтез гемоглобіну. При дії КВЧ-випромінюванням на нирки, статеві залози і кору наднирників також відбувається збільшення кількості гемоглобіну і ретикулоцитів. Проте встановлено, що КВЧ-випромінювання катастрофічно знижує кількісні показники лейкоцитів. Загальна кількість лейкоцитів у контрольній групі протягом усього експерименту було на 69-72% менше, ніж у неопромінених тварин. Основна причина катастрофічного спустошення кісткового мозку, що відбувається в найбільш ранні терміни після опромінення, полягає в різкому гальмуванні процесів клітинного поділу.

Ефекти КВЧ-випромінювання пов'язані з:

– синтезом АТФ (в клітинах зеленого листа);

– синтезом біологічно активних речовин (у синьо -зелёних водоростях);

– зміною метаболізму мікроорганізмів;

– синтезом біологічно активних речовин імуно -компетентнимі клітинами;

– підвищенням врожайності сільськогосподарських культур (передпосівна обробка насіння);

– резонансними частотами на графіку залежності «біологічний ефект - довжина хвилі міліметрового випромінювання».

Хоча дослідники і приділяють основну увагу впливу міліметрових хвиль (КВЧ) на водне середовище, але вони підкреслюють, що всі міркування справедливі і для інших типів впливів низької інтенсивності, в тому числі і випромінювання більш низьких частот, і механічний вплив (наприклад, ультразвук) і ін.

Той факт, що у всіх живих речовинах процент вмісту води дуже високий, і визначив напрямок пошуку первинних механізмів взаємодії ЕМВ НВЧ з біологічними об'єктами. Однак, оскільки останні представляють високоорганізовані структури, то це може призвести до певних складнощів при виявленні механізмів впливу на них випромінювань, оскільки висока організованість системи значно ускладнює картину її реакції на зовнішній вплив.

Під впливом ЕМП і випромінювань спостерігаються: загальна слабкість, підвищена втома, пітливість, сонливість, а також розлад сну, головний біль, біль серця. З'являється роздратування, втрата уваги, зростає тривалість речедвигательной і зрительномоторной реакцій, підвищується межа нюхової чутливості. Виникає ряд симптомів, які є свідченням порушення роботи окремих органів - шлунка, печінки, селезінки, підшлункової та інших залоз. Гнітяться харчової та статевої рефлекси.

Реєструються зміни артеріального тиску, частота серцевого ритму, форма електрокардіограми. Це свідчить про порушення діяльності серцево-судинної системи. Фіксуються зміни показників білкового та вуглеводного обміну, збільшується вміст азоту в крові та сечі, знижується концентрація альбуміну і росте вміст глобуліну, збільшується кількість лейкоцитів, тромбоцитів, виникають й інші зміни складу крові.

Є відомості про клінічні прояви дії СВЧ-опромінення залежно від інтенсивності опромінення. При інтенсивності близько 20 мкВт/см² спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску, тоесть реакція на опромінення. З ростом інтенсивності проявляються електрокардіологічний зміни, при хронічному впливі - тенденція до гіпотонії, до змін з боку нервової системи. Потім починається прискорення пульсу, коливання об'єму крові.

При інтенсивності 6 мВт/см² помічені зміни в статевих залозах, у складі крові, каламутність кришталика. Далі - зміни у згортанні крові, умовно-рефлекторної діяльності, вплив на клітини печінки, зміни в корі головного мозку. Потім - підвищення кров'яного тиску, розриви капілярів і крововиливи в легені і печінку.

При інтенсивності до 100 мВт/см² - стійка гіпотонія, стійкі зміни серцево-судинної системи, двостороння катаракта. Подальше опромінення помітно впливає на тканини, викликає больові відчуття. Якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см², то це викликає дуже швидку втрату зору.

Одним із серйозних ефектів, зумовлених НВЧ опроміненням, є ушкодження органів зору. На низьких частотах такі ефекти не наблюдаются і тому їх потрібно вважати специфічними для НВЧ діапазону.

Ступінь ураження залежить в основному від інтенсивності та тривалості опромінення. З ростом частоти, напруженості ЄМП, яка викликає ушкодження зору, ступінь ураження зменшується.

Гостре НВЧ опромінення викликає сльозотечу, подразнення, звуження зіниць. Потім після короткого (1-2 доби) періоду спостерігається погіршення зору, яке росте під час повторного опромінення, що свідчить про кумулятивний характері ураження.

При впливі випромінювання спостерігається пошкодження рогівки очей. Але серед усіх тканин ока найбільшу чутливість в діапазоні 1-10 ГГц володіє кришталик. Сильне пошкодження кришталика обумовлено тепловим впливом НВЧ (при щільності більше 100 мВт/см²).

Люди, опромінені імпульсом НВЧ коливань, чують звук. В залежності від тривалості і частоти повторень імпульсів цей звук сприймається як щебетання, цвірінькання, дзюрчання в якійсь точці (всередині або ззаду) голови. Частота відчуття звуку не залежить від частоти НВЧ сигналу.

Існує наступне пояснення слухового ефекту: під впливом імпульсів НВЧ енергії збуджуються термопружні хвилі тиску в тканинах мозку, які діють за рахунок кісткової провідності на рецептори внутрішнього вуха.

При дослідженні впливу НВЧ випромінювання невеликої (нетепловий) інтенсивності на мух спостерігалися тератогенні ефекти (вроджені каліцтва), які іноді мали мутагенний характер, тобто спадковість.

Виявлено значний вплив НВЧ на зміну физикохимических властивостей і співвідношення клітинних структур. Особливо це призводить до затримки і припиненню процесів розмноження бактерій і вірусів, знижує їх інфекційну активність.

Довжина хвилі КВЧ-випромінювання становить міліметри. Отже, теоретично, резонансне вплив, має відбуватися на надклеточном рівні. Глибина проникнення в биоткани, що характеризує ступінь поглинання КВЧ-випромінювання речовиною складає всього 300-500 мкм.

Таким чином, проблема КВЧ-впливу на живі організми є частиною загальної проблеми впливу на них слабких зовнішніх факторів різної фізичної природи, таких як електромагнітні хвилі, радіохвилі та ін. Метод КВЧ-випромінювання знаходить широке застосування в медицині.

Однак, що застосовується в КВЧ-терапіі (або МРТ) випромінювання має вкрай низьку інтенсивність, і враховуючи мале значення hн, можна зробити висновок, що вплив КВЧ випромінювання в цьому випадку буде «непомітним» на тлі теплових факторів. Даний аргумент довгий час був основним у супротивників КВЧ-терапії. Однак результати медичної практики та біологічних досліджень свідчать про зворотне: незважаючи на надзвичайно малі значення потужності, ЕМІ КВЧ надає як правило, позитивний вплив на біологічні об'єкти, в тому числі і на людину. У загальних рисах, біологічну дію електромагнітних випромінювань оптичному та мікрохвильовому діапазонах не має принципових відмінностей. Вважається, що в основі ефекту лежать структурно-функціональні зміни мембранних утворень клітин і внутрішньоклітинних органел, які є мішенями резонансного коливання електромагнітного поля. У результаті такої взаємодії створюється фізико-хімічна основа для зміни процесів метаболізму, пов'язаного з переносів протонів і електронів в клітинних мембранах, а вже на цій основі виникають послідовні неспецифічні реакції клітини і організму в цілому. Відмінності існують лише в біофізичних тонкощах взаємодії електромагнітних полів та біотканин.

Була навіть висловлена цікава ідея, що ці міліметрові коливання виникли в процесі еволюції живої клітини і є одним з головних механізмів підтримки процесів життєдіяльності. Клітка з кліткою «розмовляє» мовою коливань саме в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Тому вони так важливі для всього живого.

Зараз використання КВЧ-випромінювання в терапії та профілактики цілого ряду захворювань людини є одним з активно розвиваються напрямків сучасної клінічної медицини. Електромагнітні хвилі міліметрового діапазону успішно застосовуються для лікування хвороб органів кровообігу, дихання, травлення, сечостатевої, нервової та інших систем. Були отримані перші обнадійливі результати по ослабленню за допомогою попереднього впливу міліметрових хвиль наслідків рентгенівського опромінення на кістковий мозок, параметри еритроцитів крові, перекисне окислення ліпідів та ін.

У всіх апаратах, генеруючих КВЧ-випромінювання використовується КВЧ-випромінювання низької інтенсивності (малої потужності), що не викликають нагрівання тканин, при впливі.

Відсутність теплових ефектів, при проведенні КВЧ-терапії знімає цілий ряд обмежень, властивих, наприклад, більшість фізіотерапевтичних апаратів: строгі протипоказання при наявності злоякісних новоутворень, доброякісних пухлин, деяких запальних захворювань, вагітності і т.п.

Стандартний Варіант КВЧ-терапії використовує стандартні частоти: 42,25 ГГц (7,1 мм); 53,57 ГГц (5,6 мм); 61,22 ГГц (4,9 мм), резонансно впливають на загальні для різних біологічних об'єктів структури (білки-ферменти, клітинні мембрани і т.д.). У результаті активізуються наявні резерви організму і прискорюються адаптаційні і відновні процеси.

КВЧ-дія стимулює в організмі неспецифічну адаптаційну резистентність, при цьому в організмі мобілізуються захисні (імунний статус) і регуляторні (нейрогуморальний фактор) функції. При КВЧ-впливі змінюються фізико-хімічні властивості крові і ліпідний склад біологічних мембран.

Специфіка КВЧ-впливу проявляється на рівні шкірного покриву. Приблизно 80% випробовуваних відчувають певні відчуття (сенсорна індикація): тиск, поколювання, дотик, печіння, рідко - тепло, холод. КВЧ-вплив викликає частотно-залежні ефекти: виникнення резонансних коливань в біслойних ліпідних мембранах клітини і інтерференцію на поверхні шкіри первинної та вторинних хвиль і різні біофізичні ефекти.

Первинною мішенню випромінювання є вода. Те, що вода відіграє істотну роль у процесі взаємодії електромагнітних коливань з біологічними об'єктами, відомо давно. Наприклад, експериментально було виявлено, що дія випромінювань зверху вкрай високих частот стимулює виникнення у воді перекису водню Н₂О₂. А це означає, що в ній повинні бути присутніми в достатній кількості радикали ОН. Той же факт наявності Н₂О₂ спостерігається і при впливі на воду радіаційного випромінювання, яке хоч і має електромагнітну природу, але є більш жорстким (квант його має більш високу енергію), ніж ЕМІ КВЧ.

Необхідно зауважити, що вода являє собою не зовсім звичайний об'єкт. Вода - це асоційована рідина з великою діелектричною проникністю і великим дипольним моментом у молекул. Остання її властивість і призводить до самоорганізованості води.

Результати цілого ряду досліджень можна пояснити, виходячи з кластерно-фрактальної моделі, яка розглядає воду як суміш вільних молекул і фрагментів з упорядкованою гексагональної структурою, в вершинах шестикутників якій знаходяться радикали ОН.

Молекула води являє собою маленький диполь, що містить позитивний і негативний заряди на полюсах. Оскільки маса і заряд ядра кисню більше ніж у ядер водню, то електронна хмара стягується в сторону кисневого ядра. При цьому ядра водню «оголюються». Таким чином, електронна хмара має неоднорідну щільність. Близько ядер водню мається нестача електронної густини, а на протилежній стороні молекули, біля ядра кисню, спостерігається надлишок електронної густини. Саме така структура і визначає полярність молекули води. Якщо з'єднати прямими лініями епіцентри позитивних і негативних зарядів вийде об'ємна геометрична фігура - правильний тетраедр.

Структурною одиницею такої води є кластер, що складається з клатратів, природа яких обумовлена дальніми кулонівськими силами. У структурі кластерів закодована інформація про взаємодії, що мали місце з даними молекулами води. У водних кластерах за рахунок взаємодії між ковалентними і водневими зв'язками між атомами кисню і атомами водню може відбуватися міграція протона (Н +) з естафетного механізму, що призводять до делокалізації протона в межах кластера.

Вода, що складається з безлічі кластерів різних типів, утворює ієрархічну просторову рідкокристалічну структуру, яка може сприймати і зберігати величезні обсяги інформації.

Переносниками інформації можуть бути фізичні поля самої різної природи. Так встановлено можливість дистанційного інформаційної взаємодії рідкокристалічної структури води з об'єктами різної природи за допомогою електромагнітних, акустичних та інших полів. Впливу об'єктів може бути і людина. Вивчалися резонансні властивості води в діапазоні міліметрових хвиль. Для цього водна середа піддавалася впливу електромагнітного випромінювання в широкому діапазоні частот (від 4 до 100 ГГц), а її реакція спостерігалася в діапазоні дециметрових хвиль з частотою близько 1 ГГц (1ГГц = 109 Гц). У діапазоні 1 ГГц реєструвалося власне випромінювання води.

Одним з результатів цих досліджень стало наявність у води резонансів на частотах 50,8 і 51,3 ГГц, тобто при дії ЕМВ НВЧ з такими частотами спостерігалося різке збільшення потужності власного випромінювання в діапазоні 1 ГГц. Зазначені значення частот добре узгоджуються з теоретичними розрахунками, якщо виходити з гексагональної структури води.

Вода є джерелом надслабкого і слабкого змінного електромагнітного випромінювання. Найменш хаотичне електромагнітне випромінювання створює структурована вода. У такому випадку може відбутися індукція відповідного електромагнітного поля, що змінює структурно-інформаційні характеристики біологічних об'єктів.

Оскільки електромагнітне випромінювання діапазону КВЧ сильно поглинається водою, а живі об'єкти містять дуже багато води, то основний ефект буде випромінювання повинен спостерігатися поблизу тієї кордону, на яку падає випромінювання, і в міру віддалення від неї різко слабшати. Однак, експерименти з розчином білка цього не підтвердили. Дослідники виявили, що результат КВЧ-впливу не залежить від глибини, або від відстані до кордону.

Наявність у води кластерної структури дозволяє припустити, що при її руйнуванні виникнуть диссоційовані елементи Н + і ОН-. Крім того, йде постійний обмін між двома фазами води: зазначені елементи утворюють молекулу і переходять у вільну воду, а молекули вільної води - в кластери.

Інша дуже цікава властивість води була помічена вченими - що рН змінюється, якщо її примушують, наприклад, переливати з однієї судини в іншій. А потім після досить тривалого часу, після того, як вода відстоїться рН приймає колишнє значення. Якщо взяти до уваги кластерну організацію води, то така зміна рН стає зрозумілим. Поки вода знаходиться в усталеному стані, рН має одне значення, обумовлене зовнішніми умовами. Після перемішування, або переливання, кластерна структура порушується, і рН приймає інше значення. Після «відстоювання» кластерна структура відновлюється, і рН повертається до колишнього значення.

Виходячи з усього сказаного вище, при вивченні впливу ЕМІ КВЧ на біологічні об'єкти і виявленні первинних механізмів цієї дії необхідно враховувати кластерну структуру води. На фазової кордоні (розділ між водою і газом або водою і твердим тілом або, наприклад живою тканиною) кластери вишиковуються уздовж відповідної межі і об'єднуються у своєму русі. Ця структура має великий дипольний момент, а значить повинна як реагувати на зовнішнє електромагнітне поле, так і сама бути джерелом електромагнітного випромінювання певної частоти при тепловому русі.

Контроль інтенсивності опромінення повинен проводитися не рідше 1 разу на рік, а також при введенні в дію нових або реконструйованих старих генераторних установок і при зміні умов праці.

3. Нормування електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону

Джерелами електромагнітних випромінювань в радіотехнічних пристроях є генератор, тракти передачі енергії від генератора до антени, антенні пристрої, електромагніти в установках для термічної обробки матеріалів, конденсатори, високочастотні трансформатору, фідерні лінії. При їх роботі в навколишнє середовище поширюються ЕМП.

Встановлені правилами гранично допустимі рівні (ПДУ) ЕМП поширюються на діапазон частот 30 кГц-300 ГГц (табл. 1).

Електромагнітне поле ВЧ і СВЧ, яке несе з собою енергію, може самостійно поширюватися в просторі без провідника електроструму зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Воно змінюється з цією ж частотою, що і струм, який його створив. Електромагнітне поле в 5-8 діапазонах частот оцінюється напруженістю поля. Одиницею виміру напруженості поля для електричної складової є вольт на метр (В/м). Поле в 9-11 діапазонах частот оцінюється поверхневою щільністю потоку енергії, (ППЕ). Одиницею виміру ППЕ є Ват на квадратний метр - (1 Вт/м² = ОД мВт/см² = 100 мкВт/см²).

Таблиця 1 Номенклатура діапазонів частот

Номер діапазона	Діапазон частот	Діапазон волн	Mетричне розподілення діапазонів
Крайньо низькі, КНЧ	[3..30] Гц	Декамегаметрові	[100..10] Мм
Наднизькі, ННЧ	[30..300] Гц	Мегаметрові	[10..1] Мм
Інфранизькі, ІНЧ	[0,3..3] Кгц	Гектокілометрові	[1000..100] км
Дуже низькі, ДНЧ	[3..30] Кгц	Міріаметрові	[100..10] км
Низькі частоти, НЧ	[30..300] Кгц	Кілометрові	[10..1] км
Средні, СЧ	[0,3..3] МГц	Гектометрові	[1..0,1] км
Високі, ВЧ	[3..30] МГц	Декаметрові	[100..10] м
Дуже високі, ДВЧ	[30..300] МГц	Метрові	[10..1] м
Ультрависокі, УВЧ	[0,3..3] ГГц	Дециметрові	[1..0,1] м
Надвисокі, НВЧ	[3..30] ГГц	Сантиметрові	[10..1] см
Крайньо високі, КВЧ	[30..300] ГГц	Міліметрові	[10..1] мм
Гіпервисокі, ГВЧ	[300..3000] ГГц	Дециміліметрові	[1..0,1] мм

Коли дози електромагнітних випромінювань електромагнітних установок радіочастот перевищують допустимі значення, виникають професійні захворювання.

Гранично допустимі рівні напруженості електричного поля (електрична складова ЕМП) виражаються середньоквадратичним (ефективним) значенням, і рівнем ППЕ, який виражається середнім значенням, яке визначається в залежності від частоти (довжини) хвилі і режиму випромінювання по табл. 2.

ПДУ, наведене в цій таблиці, не поширюється на радіозасоби телебачення, які нормуються окремо.

Гранично допустимі рівні ЄМП, які створюють телевізійні радіостанції в діапазоні частот від 48 до 1000 МГц, визначаються за формулою:

, (2)

де ПДУ - ПДУ напруженості УМП (електричної складової ЕМП), В / м;

f - несуча частота оцінюваного каналу (каналу зображення або супроводу), МГц.

Таблиця 2 - Гранично допустимі рівні напруженості електричного поля

Номер діапазону	Метричне розподілення діапазонів	Частоти	Довжина хвиль	ПДУ
5	Кілометрові хвилі (низькі частоти, НЧ)	30--300 кГц	10--1 км	25 В/м
6	Гектаметрові хвилі (средні частоти, СЧ)	0,3--3 МГц	1--0,1 км	15 В/м
7	Декаметрові хвилі(високі частоті, ВЧ)	3--30 МГц	100--10 м	31 В/м
8	Метрові хвилі (дуже високі частоти, ДВЧ)	30--300 МГц	10--1 м	3 В/м

4. Захист від електромагнітного випромінювання

Для зменшення впливу ЕМП на персонал і населення, яке знаходиться в зоні дії радіоелектронних засобів, слід застосовувати ряд захисних заходів. У їх число можуть входити організаційні, інженерно-технічні та лікарсько-профілактичні (рис. 2).

Здійснення організаційних та інженерно-технічних заходів покладено передусім на органи санітарного нагляду. Разом з санітарними лабораторіями підприємств і установ, які використовують джерела електромагнітного випромінювання, вони повинні вживати заходів з гігієнічної оцінки нового будівництва та реконструкції об'єктів, які виробляють і використовують радіозасоби, а також нових технологічних процесів і обладнання з використанням ЕМП, проводити поточний санітарний нагляд за об'єктами , які використовують джерела випромінювання, здійснювати організаційно-методичну роботу з підготовки фахівців та інженерно-технічний нагляд.

Рисунок 2 - Класифікація захисних методів і засобів

Ще на стадії проектування повинне бути забезпечене таке взаємне розташування опромінюючих і опромінюваних об'єктів, яке б зводило до мінімуму інтенсивність опромінення людей. Оскільки повністю уникнути опромінення неможливо, слід зменшити ймовірність проникнення людей в зони з високою інтенсивністю ЕМП, скоротити час їх перебування під опроміненням. Потужність джерел випромінювання повинна бути мінімально необхідною.

Виключно важливе значення мають інженерно-технічні методи і засоби захисту: колективний (група будинків, район, населений пункт), локальний (окремі будівлі, приміщення) та індивідуальний. Колективний захист спирається на розрахунок поширення радіохвиль в умовах конкретного рельєфу місцевості. Економічно доцільніше використовувати природні екрани - складки місцевості, лісонасадження, нежитлові будівлі. Встановивши антену на горі, можна зменшити інтенсивність поля, яке опромінює населенний пункт, у багато разів. Аналогічний результат дає відповідна орієнтація діаграми спрямованості шляхом збільшення висоти антени. Але висока антена складніша, дорожча, менш стійка. Крім того, ефективність такого захисту зменшується з відстанню.

При захисті від випромінювання за допомогою екрану повинно враховуватися загасання хвилі при проходженні через екран (наприклад, через лісову смугу). Для екранування можна використовувати рослинність. Спеціальні екрани у вигляді відображають і радиопоглощающих щитів дорогі, малоефективні і використовуються дуже рідко.

Локальний захист ефективніший і використовується часто. Він базується на використанні радіозахисних матеріалів, які забезпечують високе поглинання енергії випромінювання в матеріалі і віддзеркалення від його поверхні. Для екранування шляхом відображення використовують металеві листи та сітки з хорошою провідністю. Захист приміщень від зовнішніх випромінювань можна здійснити шляхом обклеювання стін металізованими шпалерами; захисту вікон сітками, металізованими шторами. Опромінення у такому приміщенні зводиться до мінімуму, а відбите від екранів випромінювання перерозподіляється у просторі та потрапляє на інші об'єкти.

До інженерно-технічних засобів захисту також належать:

– конструктивна можливість працювати на зниженій потужності в процесі налагодження, регулювання і ремонту;

– дистанційне керування.

Персонал, котрий обслуговує радіозасоби і знаходиться на невеликій відстані, слід надійно захистити шляхом екранування апаратури.

Для цього використовують радіопоглинальні матеріали як однорідного складу, так і композиційні, які складаються з різноманітних діелектричних і магнітних речовин. З метою підвищення ефективності поглинання поверхню екрана виготовляється шорсткою, ребристою або у вигляді шипів.

Радіопоглинаючі матеріали можуть використовуватися для захисту навколишнього середовища від ЕМП, яка генерується джерелом, що знаходиться в екранованому об'єкті. Крім того, радіопоглотітелямі для захисту від відображення облицьовуються стіни безлунна камер приміщень, де випробовуються випромінювальні пристрої.

Для захисту тіла використовується одяг з металізованих тканин і радіопоглинаючих матеріалів. Металізована тканина складається з бавовняних або капронових ниток, спірально оповитих металевим дротом. Таким чином, ця тканина, як і металева сітка (при відстані між нитками до 0,5 мм) послаблює випромінювання не менш, ніж на 20-30 дБ. При зшиванні деталей захисного одягу слід забезпечити контакт ізольованих провідників. Тому електрогерметізація швів проводиться електропровідними розчинами або клеями, які забезпечують гальванічний контакт або збільшують ємнісний зв'язок проводів, які не контактують.

Очі захищають спеціальними окулярами зі скла з нанесеною на внутрішню сторону провідної плівкою двоокису олова. Гумова оправа окулярів має запресованних металеву сітку або обклеєна металізованою тканиною. Цими окулярами випромінювання НВЧ послаблюється на 20-30 дБ.

Колективні та індивідуальні засоби захисту можуть забезпечити тривалу безпечну роботу персоналу на радіо об'єктах.

електромагнітний випромінювання радіочастотний

Список літератури

1. Девятков Н.Д. Особенности медико-биологического применения миллиметровых волн/ Н.Д. Девятков, М.В. Голант, О.В. Бецкий - М.: ИРЭ РАН, 1994, 164с.

2. Тамбиев А.Х. Стимуляция роста сине-зеленых водорослей при действии электромагнитного излучения ММ диапазона низкой интенсивности/ А.Х. Тамбиев, Н.Н. Кирикова, М.Н. Яковлева, Г.М. Мантровач, М.В. Гусев - М.: ИРЭ АН СССР, 1986, 157 с.

3. Рубин А.Б. Влияние ЭМИ КВЧ на перенос зарядов в светочувствительных пигмент-белковых комплексах по данным импульсной абсорбционной спектроскопии милли - и микросекундного временного разрешения/ А.Б. Рубин, Е.П. Лукашев, С.К. Чаморовский, А.А. Кононенко, А.Н. Кузнецов, Ю.Г. Яременко - М.: ИРЭ АН СССР, 1991, т.2, 148с.

4. Маринов Б.С. Регуляция активности супероксиддисмутазы сверхвысокочастотным излучением/ Б.С. Маринов, Л.М. Чайлахян - ДАН РФ, 1997, с.356.

5. Хургин Ю.И. О природе первичной мишени при воздействии низкоинтенсивного миллиметрового излучения на биологические объекты/ Ю.И. Хургин, О.В. Бецкий, Н.Г. Церевитинова, Т.Л. Перепечкина - М.: ИРЭ АН СССР, 1987, 241с.

6. Шаров В.С. Ускорение перекисного окисления липидов под действием электромагнитного излучения миллиметрово-го диапазона./ В.С. Шаров, К.Д. Казаринов, В.Е. Андреев, А.В. Путвинский, О.В. Бецкий - Биофизика, 1983, т. 28.

7. Бецкий О.В. Биологические эффекты миллиметрового излучения низкой интенсивности/ О.В. Бецкий, А.В. Путвинский - Изв. вузов МВ и ССО СССР. Радиоэлектроника, 1986, т. 29.

8. Полников И.Г. Гидро-динамическая неустойчивость на межфазной границе при поглощении ММ излучения низкой ин-тенсивности/ И.Г. Полников, К.Д. Казаринов, В.С. Шаров, А.В. Путвинский, О.В. Бецкий - М.: ИРЭ АН СССР, 1985.

9. Казаринов К.Д. Биологические эффекты КВЧ-излучения низкой интенсивности/ К.Д. Казаринов - Итоги науки и техники. Биофизика, 1990, т.27.

10. Владимиров Ю.А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах/ Ю.А. Владимиров, А.И. Арчаков - М.: Наука, 1972.

11. Полников И.Г. Ускорение диффузионных процессов и химических реакцій протонизации в водных средах при миллиметро-вом облучении/ И.Г. Полников, П.Е. Твердохлеб, А.В. Путвинский, С.Г. Майрановский - М.: ИРЭ АН СССР, 1985.

12. Лебедева А.Ю. Применение электромагнитного излучения миллиметрового диапазона в комплексном лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы/ А.Ю. Лебедева - М.: ИРЭ РАН, 1997.

13. Родштат И.В. Физиологические аспекты рецепции миллиметровых радиоволн биологическими объектами/ И.В. Родштат - М.: ИРЭ АН СССР, 1985.

14. Мартынюк В.С. Роль перекисного окисления липидов и тиолдисульфидного обмена в механизмах антистрессорного
действия электромагнитного излучения крайне высокой частоты/ В.С. Мартынюк, Н.А. Темурьянц - М.: ИРЭ АН СССР, 1995.

15. Поцелуева М.М. Образование реактивных форм кислорода в водних растворах под действием электромагнитного излучения КВЧ-диапазона/ М.М. Поцелуева, А.В. Пустовидко, Ю.В. Евтодиенко, Р.Н. Храмов, Л.М. Чайлахян - ДАН СССР, 1998, т.359.

16. Диденко Н.П. О конформационных изменениях биомолекул при взаимодействии с электромагнитным излучением/ Н.П. Диденко, В.Т. Зеленцов, В.А. Ча - М.: ИРЭ АН СССР, 1983.

17. Искин В.Д. Биологические эффекты миллиметровых волн/ В.Д. Искин, Ю.В. Завгородний, Н.М. Яценко, Л.К. Силина, Е.В. Степула, А.В. Медведовский, Б.Г. Райс, С.В. Руденко - Биофизика, 1987, препринт № 7591-В87.

18. Гапочка Л.Д. Воздействие электромагнитного излучения КВЧ и СВЧ диапазонов на жидкую воду/ Л.Д. Гапочка, М.Г. Гапочка, А.Ф. Королев, А.И. Костиенко, А.П. Сухоруков, И.В. Тимошкин - Вестн. Моск. ун-та. Сер.3. Физика. Астрономия, 1994, т. 35.

19. Реброва Т.Б. Влияние электромагнитного диапазона на жизнедеятельность микроорганизмов/ Т.Б. Реброва - Миллиметровые волны в биологии и медицине, 1992, т. 1.

20. Уоттерсон Д.Г. Роль воды в функционировании клетки/ Д.Г. Уоттерсон - М.: Биофизика, 1991, вып.1. том 36 - c.5 - 30.

21. Курик М.В. О фрактальности питьевой воды («живая вода»)/ М.В. Курик - Физика сознания и жизнь, космология и астрофізика, 2001, №3, 45-48.

22. Барабаш Ю.М. Динамика параметров водных систем под действием слабого электромагнитного излучения/ Ю.М. Барабаш - М.: Наука, 285с.

Размещено на Allbest.ru