3.7. Электромагнитные поля и излучения

Электромагнитное взаимодействие характерно для заряженных частиц. Переносчиком энергии между такими частицами являются фотоны электромагнитного поля или излучения. Длина электромагнитной волны λ (м) в воздухе связана с ее частотой (Гц) соотношением λf = c, где с — скорость света (м/с).

Электромагнитные поля и излучения разделяют на неионизирующие, в том числе лазерное излучение, и ионизирующие. Неионизирующие электромагнитные поля и излучения имеют спектр колебаний с частотой до 10 21 Гц.

Неионизирующие электромагнитные поля естественного происхождения являются постоянно действующим фактором. К ним относятся атмосферное электричество, радиоизлучения Солнца и галактик, электрические и магнитные поля Земли.

В условиях техносферы действуют также техногенные источники электрических и магнитных полей и излучений. Применение техногенных ЭМП и ЭМИ различных частот показано в таблице.

Применение электромагнитных полей и излучений

Частоты ЭМП и ЭМИ

Технологический процесс, установка, отрасль

От 0 до 300 Гц

Электроприборы, в том числе бытового назначения, высоковольтные линии электропередачи, трансформаторные подстанции, радиосвязь, научные исследования, специальная связь

0,3—3 кГц

Радиосвязь, электропередачи, индукционный нагрев металла, физиотерапия

3—30 кГц

Сверхдлинноволновая радиосвязь, индукционный нагрев металла (закалка, плавка, пайка), физиотерапия, ультразвуковые установки

30—300 кГц

Радионавигация, связь с морскими и воздушными судами, длинноволновая радиосвязь, индукционный нагрев металлов, электрокоррозионная обработка, ВДТ, ультразвуковые установки

0,3—3 МГц

Радиосвязь и радиовещание, радионавигация, индукционный и диэлектрический нагрев материалов, медицина

3—30 МГц

Радиосвязь и радиовещание, диэлектрический нагрев, медицина, нагрев плазмы

30—300 МГц

Радиосвязь, телевидение, медицина (физиотерапия, онкология), диэлектрический нагрев материалов, нагрев плазмы

0,3—3 ГГц

Радиолокация, радионавигация, радиотелефонная связь, телевидение, микроволновые печи, физиотерапия, нагрев и диагностика плазмы

3—30 ГГц

Радиолокация и спутниковая связь, метеолокация, радиорелейная связь, нагрев и диагностика плазмы, радиоспектроскопия

30—300 ГГц

Радары, спутниковая связь, радиометеорология, медицина (физиотерапия, онкология)

Электромагнитные поля промышленной частоты чаще всего связаны с высоковольтными линиями электропередач, источниками магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Частоты таких полей составляют порядка 50 Гц.

Основными источниками электромагнитных полей радиочастот являются радиотехнические объекты, телевизионные и радиолокационные станции, термические цехи и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям). Радиочастотный диапазон электромагнитных излучений изменяются от более 10 кГц до 300 ГГц.

 Классификацию неионизирующих излучений и применение электромагнитных полей см. в табл. 5.7 и 5.8 пп. 5.1.6 учебника.

Значительную опасность представляют магнитные поля, возникающие в зонах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются даже в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон.

В быту источниками ЭМП и излучений являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ и другие устройства. Электростатические поля в условиях пониженной влажности (менее 70%) создают паласы, накидки, занавески и т.д.

Негативное влияние электромагнитных  излучений

 Наиболее неблагоприятная электромагнитная обстановка формируется при размещении антенных систем на ограниченных территориях (например, аэропорты, где плотности потока энергии достигают 1500—2000 мкВт/см2).

Мобильная связь и широкая система базовых станций существенно изменили ЭМП в окружающей среде и усилили его воздействие на человека. В настоящее время негативное воздействие сотовых телефонов на человека активно изучается.

Воздействие мобильной связи на человека

Международное агентство по изучению рака и ВОЗ  признали, что мобильные телефоны могут провоцировать развитие злокачественных опухолей у человека.

Негативное воздействие сотовых телефонов на организм человека

Допустимые интенсивности (мкВт/см2) воздействия ЭМП от сотовой связи в России

Электростатическое поле полностью характеризуется напряженностью электрического поля Е (В/м).

Постоянное магнитное поле характеризуется напряженностью магнитного поля Н (A/м), при этом в воздухе 1 А/м ≈1,25 мкТл (Тл — тесла — единица магнитной индукции).

Электромагнитное поле является совокупностью двух взаимосвязанных переменных полей — электрического и магнитного.

 Характеристика зон электромагнитного излучения от источника

При излучении от источников ближняя зона простирается на расстояние λ/2π, т.е. приблизительно на 1/6 длины волны. Дальняя зона начинается с расстояний  λ·2π, т.е. с расстояний, равных приблизительно шести длинам волны. Между этими двумя зонами располагается промежуточная зона.

Распространение зон вокруг элементарного источника ЭМИ

В волновой зоне воздействие ЭМП на человека определяется плотностью потока энергии, переносимой электромагнитной волной.

При распространении ЭМП в вакууме или в воздухе, где ρв = 377 Ом, Е = 377 Н, электромагнитное поле несет энергию, определяемую плотностью потока энергии I = EH (Bт/м2), которая показывает, какое количество энергии протекает за 1 с сквозь площадку в 1 м2, расположенную перпендикулярно движению волны.

При излучении сферических волн плотность потока энергии в волновой зоне может быть выражена через мощность Рист, подводимую к излучателю, 

где R — расстояние до источника излучения.

  Подробнее см. пп. 5.1.6 учебника.

От чего зависит воздействие ЭМП на человека?

При постоянном воздействии ЭМП промышленной частоты наблюдаются нарушения ритма и замедление частоты сердечных сокращений. У работающих в такой зоне могут происходить функциональные нарушения ЦНС и сердечно-сосудистой системы, а также изменения в составе крови.

При воздействии ЭМП радиочастотного диапазона атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются. Полярные молекулы (например, воды) ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля.

Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека как за счет переменной поляризации диэлектрика (сухожилия, хрящи и т.д.), так и за счет появления токов проводимости. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля. Чем больше напряженность поля и время его воздействия, тем сильнее проявляются указанные эффекты.

Наиболее интенсивно электромагнитные поля воздействуют на органы с большим содержанием воды. При одинаковых значениях напряженности поля коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды примерно в 60 раз выше, чем в тканях с низким ее 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.

Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь).

При длительном действии ЭМП различных диапазонов длин волн умеренной интенсивности (выше ПДУ) характерным считают развитие функциональных расстройств в ЦНС с нерезко выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов и изменениями состава крови.  Наблюдаются изменения возбудимости обонятельного, зрительного и вестибулярного анализаторов. На ранней стадии изменения носят обратимый характер, при продолжающемся воздействии ЭМП происходит стойкое снижение работоспособности. В пределах радиоволнового диапазона доказана наибольшая биологическая активность микроволнового (СВЧ) поля. Острые нарушения при воздействии ЭМИ (аварийные ситуации) сопровождаются сердечно-сосудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления.

Размышляем самостоятельно!

Как правильно, на  ваш взгляд, следует применять бытовые электрические приборы и пользоваться мобильной связью, чтобы сократить негативное воздействие электромагнитных полей на здоровье человека?

  Подробнее см. пп. 5.1.6 учебника.

Последнее изменение: понедельник, 5 Сентябрь 2016, 09:27