Естественные электромагнитные поля

Геомагнитное поле земли. Причины возникновения магнитных аномалий. Направление вектора напряженности земли. Техногенные и антропогенные поля. Распределение магнитного поля вблизи воздушных ЛЭП. Влияние магнитных полей на растительный и животный мир.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 19.09.2012
Размер файла 326,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Магнитные свойства обнаруживаются во всем окружающем нас мире: от элементарных частиц до безграничных космических пространств. Интерес к вопросу о влиянии магнитного поля возник в относительно давние времена. Еще в древности в Китае знали об особых свойствах железной руды, которая содержит атомы железа различной степени окисления, названная впоследствии магнетитом. В Китае во II веке до н. э. и был изобретен первый компас, с которым в Европе познакомились в ХII веке. Описание биполярного характера магнита и магнитных силовых линий впервые встречаются в 1269 году в трактате Петра Перегрина «Послание о магните». Однако принцип действия компаса был понят после исследований, выполненных в 1600 году английским медиком и физиком У. Гильбертом, который в своей книге «О магните, магнитных телах и большом магните Земля» первым высказал идею о намагниченности Земли. Резкое увеличение научных исследований и публикаций по магнитобиологии отмечается с 1960-х годов. Открытие таких направлений науки как гелиобиология и космическая биология с полным основанием связывают с именами А.Л. Чижевского и В.И. Вернадского. Все источники электромагнитного поля (ЭМП) можно разделить на естественные и техногенные. К естественным относят геомагнитное поле Земли (ГМП). Меньшее значение в формировании естественного электромагнитного фона Земли имеют грозовая активность (атмосферные разряды), электромагнитные излучения всего радиочастотного диапазона, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, видимый свет, ионизирующее излучение. Естественные ЭМП представляют собой спектр электромагнитных «шумов», в условиях которых существует все живое на Земле. Особое внимание при изучении влияния естественных ЭМП на живую природу уделяется ГМП - одному из важнейших экологических факторов окружающей среды.

1. Геомагнитное поле земли

Магнитное поле Земли - диполь, ось которого составляет с осью вращения Земли угол 11°, не проходит через геометрический центр вращения Земли, а сдвинута на 342 км в сторону, противоположную оконечности Бразилии. Полярность ГМП противоположна географической. Северный магнитный полюс расположен на юге, в Антарктиде, а Южный - на севере, в Канаде. Так, г. Москва, расположенная на 560 северной географической широте, имеет южную магнитную широту 510. Наклон и смещение оси диполя по отношению к оси вращения, а также величина магнитного момента определяют лишь общую картину магнитного поля Земли. На малых расстояниях от Земли поле несколько искажается под влиянием магнитных аномалий: Бразильской, Южноатлантической, Северной и др. На расстоянии более 6-7 радиусов Земли оно существенно искажено солнечным ветром (магнитным полем, вмороженным в плазму солнечного ветра). На расстоянии менее 6-7 радиусов Земли магнитное поле можно считать почти дипольным, сферически симметричным и не зависящим от долготы.

Установлено, что напряженность поля различна на разных географических широтах и постоянно меняется во времени. На северном геомагнитном полюсе напряженность составляет 0,6 эрстед (Э), на южном - 0,7 Э, на магнитном экваторе - 0,35 Э. В отдельных местах (например, в районах Курской, Криворожской, Кольской магнитных аномалий, аномалии на Урале и др.) напряженность поля может быть значительно выше. Так, самая высокая напряженность поля Курской магнитной аномалии достигает 1,5-1,9 Э. Обычно сильные магнитные аномалии связываются с залежами магнетитовых и титаномагнетитовых руд с залежами других пород, обогащенных магнетитом, с некоторыми пирротиоловыми месторождениями. Проявления слабых магнитных аномалий обусловлено залежами бурых и красных железняков, марганца, хромита, а также с интрузиями и местами контактов различных горных пород, отличающихся магнитными свойствами.

Магнитное поле Земли (как векторное поле) характеризуется вектором напряженности (НТ), который в направлении магнитного меридиана можно разложить на две составляющие: горизонтальную Н, действующую в горизонтальной плоскости, и вертикальную Z, перпендикулярную к Н. Горизонтальную составляющую в свою очередь можно разложить на силу, направленную вдоль географического меридиана, так называемую северную составляющую Х, и силу, перпендикулярную к меридиану, - восточную составляющую У. Стрелка компаса в каждой точке Земли направлена вдоль магнитного меридиана, т. е. вдоль условной плоскости земной поверхности, совпадающей с направлением ГМП.

Рис 1.1-Направление вектора напряженности земли

Полный вектор магнитного поля Земли наряду с изменением абсолютной величины претерпевает изменения в пространстве. Положение вектора в пространстве может быть характеризовано двумя угловыми величинами - склонением и наклонением. Магнитное склонение D является углом в горизонтальной плоскости, т. е. углом между географическим меридианом (линия север-юг) и магнитным меридианом данного места на Земле. Магнитное наклонение I - угол между горизонтальной плоскостью и направлением напряженности полного вектора ГМП (рис. 1).

По структуре ГМП Земли можно разделить на постоянное (период изменения - сотни лет) и переменное (период - меньше года). Переменное ГМП имеет либо определенный и плавный ход, либо беспорядочный, при котором амплитуда, фазы и периоды колебаний резко и непрерывно меняются.

По классификации Б.М. Яновского (1978) ГМП является суммой нескольких полей: Н0 - поля, создаваемого однородной намагниченностью земного шара; Нm - поля, создаваемого неоднородностью глубоких слоев земного шара, материкового поля; На - поля, обусловленного различной намагниченностью верхних частей коры, аномального поля; Нe - поля, источник которого находится вне Земли, внешнего поля; дН - поля вариаций, вызванными причинами лежащими вне Земли. Современные теоретические работы дают основание полагать, что главной причиной ГМП являются вихревые электрические токи в жидком ядре Земли.

В результате хромосферной вспышки на Солнце, ее волновые компоненты - ультрафиолетовое, мягкое рентгеновское и жесткое корпускулярное излучение обнаруживаются на Земле через 8 минут, вызывая ионизацию нижнего слоя ионосферы, т. е. практически одновременно со вспышкой. А медленное корпускулярное излучение (представляет собой водород с небольшой примесью гелия, вследствие ионизации атомов находящиеся в плазменном состоянии) достигает Землю за 2 - 3 дня. Это приводит к геомагнитным возмущениям, т. е. изменениям параметров магнитного поля от спокойного уровня.

Для характеристики вариаций магнитного поля Земли и степени магнитной активности используют различные индексы - всего более 20.

В медико-биологических исследованиях наиболее часто используют следующие:

-К-индекс - локальная трехчасовая объективная оценка возмущенности магнитного поля Земли. Запись магнитного поля на одной обсерватории. Минимальная величина К-индекса - 0, максимальная - 9.

-Кp-индекс - планетарный трехчасовой индекс. Осреднение К-индексов 12 обсерваторий, расположенных между 48° и 63° северной и южной геомагнитных широт. В качестве суточной характеристики применяется К N,S - сумма восьми значений «К» за сутки (28 - бальная система).

-АР-индекс - планетарная среднесуточная эквивалентная амплитуда вариации магнитного поля Земли. Вычисляется по индексам Кр. С - локальная среднесуточная, глазомерная оценка возмущенности геомагнитного поля Земли. Записи вариаций геомагнитного поля на одной обсерватории.

-ММП (знак поля) - направление межпланетного магнитного поля. Записи вариаций магнитного поля Земли на полярных обсерваториях «Восток» и «Туле».

1.2 Техногенные и антропогенные магнитные поля

Техногенные электромагнитные поля (ЭМП) создаются источниками переменного (ПеМП) и постоянного (ПМП) тока и имеют широкий диапазон частотных характеристик. Уровень электромагнитного излучения в десятки тысяч раз превышает естественный электромагнитный фон. За последние 50 лет только мощность радиоизлучения объектов гражданского назначения увеличилась более чем в 50000 раз. ЭМП является сложным событием объективного мира и обладает несколькими биотропными параметрами: индукция (Тл), частота (Гц), форма импульса, градиент (Тл/м), вектор, экспозиция (с), локализация.

В соответствии с международной классификацией среди антропогенных источников ЭМП выделяют 2 группы:

-Источники электромагнитных излучений крайне низких и сверхнизких частот (0-3 кГц);

-Источники электромагнитных излучений радиочастотного и микроволнового диапазона (3 кГц - 300 ГГц).

К первой группе относят все системы производства, передачи и распределения электроэнергии: воздушные линии электропередач (ЛЭП), электростанции, генераторные и трансформаторные подстанции, системы электропроводки жилых и общественных зданий, телефонные кабельные системы, кабельные системы заземления и др. устройства, которые используют электроэнергию промышленных частот (50-60 Гц). К ним относят электробытовую и офисную технику, а также электротранспорт.

Вторая группа антропогенных источников электромагнитного поля представлена средствами получения и передачи информации: радиостанции, радиолокационные станции, радио- и телепередатчики, телевизоры, компьютерные мониторы, микроволновые печи, а также медицинское и диагностическое оборудование. Большинство из перечисленных средств являются источниками электромагнитного излучения сверхвысоких частот (20 МГц - 3 ГГц), т.е. микроволнового излучения. В таблице 1.1 и на рисунке 1.2 приведены данные, полученные Ю.Г. Григорьевым (1997) об уровнях ЭМП, генерируемых электрическими приборами и вблизи от ЛЭП.

Рисунок 1.2 - Распределение магнитного поля вблизи воздушных ЛЭП.

Данные, представленные на рис.1.2, свидетельствуют о превышении допустимых величин магнитного поля в районах ЛЭП с напряжением в 500 кВ

Таблица 1.1 - Максимальное расстояние от бытовых электрических приборов, где регистрируется магнитное поле выше предельного уровня - 0,2 мкТл

Электроприборы

Потенциально опасное расстояние

Утюг

- 0,25 м от ручки

Телевизор (36 см)

- 1,1 м от экрана, 1,2 м от боковой стенки

Электрорадиатор

- 0,3 м

Торшер (2 лампы по 75 Вт)

- 0,03 м от провода

Электродуховка

- 0,4 м от передней стенки

Электрогриль

- 1,4 м от боковой стенки

2. Влияние магнитных полей на растительный и животный мир

Не вызывает сомнения факт влияния апериодических возмущений магнитного поля Земли на растительные организмы. Возможность влияния флюктуаций ГМП на жизнедеятельность бактерий впервые была показана А.Л. Чижевским (1931). В дальнейшем эти данные были подтверждены многочисленными исследователями, изучавшими изменения различных свойств бактерий.

Обнаружена зависимость скорости роста, размножения, энергетического обмена и других свойств у низших грибов и высших растений от уровня геомагнитной активности.

Нарушение циркадных ритмов под влиянием геомагнитных возмущений наблюдали у медоносной пчелы. Во время геомагнитных бурь пчелы не возвращаются к источнику питания вовремя. Вместе с этим нарушается восприятие времени и у тренированных фуражиров.

В мире животных также отчетливо проявляется влияние флуктуаций ГМП. Известно, что с такими флуктуациями хорошо коррелируют изменения двигательной активности животных, нарушения ориентировки в пространстве и времени, интенсивность размножения. Так, исследования по изучению нейронной активности моторной коры кошек в дни с различным уровнем геомагнитной возмущенности демонстрируют усиление тормозного процесса, что может быть связано с увеличением активности тормозных структур мозга. Результаты анализа ранней вызванной биоэлектрической активности височной коры и хвостатого ядра на звук, полученные нами в экспериментах на бодрствующих кошках во время геомагнитных возмущений, демонстрируют рост амплитуды и проявляемости каудатных вызванных потенциалов. Увеличение объема реагирующих нейронных пулов одной из тормозных подкорковых структур головного мозга - хвостатого ядра сопровождалось снижением корреляционных отношений между амплитудами соответствующих компонентов кортикальных и каудатных вызванных потенциалов, что демонстрирует нарушение стриокортикальных механизмов обработки звуковой информации. Следствием активации тормозных структур являются снижение выполнения животными условнорефлекторной реакции и увеличение времени рефлекса.

Аналогичные результаты были получены при изучении биологического действия искусственных магнитных полей как на нейрональную активность, так и на условнорефлекторную деятельность.

В лаборатории Ю.А. Холодова (1979) определяли параметры вызванных потенциалов у кроликов на вспышку света длительностью 0,6 мс разной интенсивности до и после воздействия магнитного поля. Всего было предъявлено по десять 5-минутных воздействий импульсного магнитного поля (ИМП) 2,5 и 9 Гц, 19 воздействий ПеМП 50 Гц и 16 воздействий ПМП. Оказалось, что характер изменений вызванных потенциалов зрительной коры после воздействия ИМП, ПМП и ПеМП был аналогичен. Латентный период вызванных потенциалов не менялся. Амплитуда и длительность компонентов первичного вызванного потенциала, положительная фаза, отрицательная фаза и следующая положительная фаза хотя и варьировали, но не испытывали однонаправленных изменений. Обнаружено, что наиболее лабильным показателем вызванного потенциала является медленная отрицательная волна. После воздействия магнитных полей эта волна имела тенденцию к увеличению и по длительности, и по амплитуде. Увеличение медленной отрицательной волны коррелирует с возникновением тормозных постсинаптических потенциалов в корковых нейронах, т.е. с преобладанием процесса торможения в ЦНС. Использование тестирующих световых и звуковых раздражителей и анализ реакции коры показал более выраженное тормозное корригирующее действие ПМП по сравнению с пусковым.

При сравнении электрических реакций мозга и отдельных нейронов на ПМП обнаружено, что в обоих случаях реакция отличается большим латентным периодом и длительным последействием. Изменения электрической активности мозга оказались более отчетливы, чем изменения импульсной активности нейронов. Эти факты позволили исследователям предположить, что в электрических реакциях мозга на ПМП принимают участие не только тела нейронов, но и другие образования мозговой ткани - дендриты, глия или кровеносные сосуды.

Действие ПеМП способно изменить характер зависимости метаболических процессов в коре больших полушарий и гипоталамусе от типологических особенностей поведения животных. Так, полученные исследователями данные характеризуются снижением величин корреляции метаболических показателей (продуктов перекисного окисления и суммарных тиоловых групп, активность сукцинат-дегидрогеназы, NADH-дегидрогеназ, моноаминооксидазы) с уровнем двигательной активности крыс в открытом поле. Оказалось, что у крыс со средней и высокой двигательной активностью изменения метаболических показателей наиболее выражены в коре больших полушарий, тогда как у животных с низкой двигательной активностью - гипоталамусе. Причем, правое полушарие характеризовалось более глубокими метаболическими перестройками.

В экспериментальной практике ориентировочный рефлекс применяют в качестве теста на краткосрочную память. Известно, что в основе механизма краткосрочной памяти лежит реверберация импульсов по замкнутым нейронным цепям. Очевидно, при действии ПеМП происходит рассогласование порядка включения структур (коры больших полушарий головного мозга, гипоталамуса, хвостатого ядра, таламических ядер и др.), обеспечивающих реализацию данного поведенческого акта. В результате нарушаются механизмы обратной афферентации и, как следствие, животные не могут правильно оценить конечный результат совершаемого поведенческого акта. Во время действия поля при реализации ориентировочного рефлекса страдают в первую очередь обстановочная афферентация и аппараты памяти.

В день развития магнитной бури отмечено уплотнение лизосомальных мембран клеток печени кроликов, что свидетельствует об уменьшении их участия в процессах внутриклеточной регенерации в печени и в организме в целом. Стабилизация лизосомальных мембран препятствует действию лизосомальных гидролаз, одними из функций которых являются инициация выхода митохондриальной ДНК и репродукция митохондрий. В фазе окончания бури наблюдалось увеличение числа первичных и вторичных лизосом, происходила лабилизация лизосомальных мембран.

К вопросу об экстраполяции результатов опытов над животными на человека нужно подходить крайне осторожно. Известно, что для каждого организма существует набор частот, присущих колебаниям параметров внешней среды, на которые он реагирует наиболее остро. Проведенные О.В. Хабаровой вычисление и анализ резонансных частот для органов и систем обнаруживает их хорошее совпадение с экспериментально выявленными частотами наибольшего отклика организма на внешнее воздействие. Например, биоэффективность для человека частот 0,05 - 0,06, 0,1 - 0,3, 80 и 300 Гц объясняется резонансом кровеносной системы, а частот 0,02 - 0,2, 1 - 1,6, 20 Гц - резонансом сердца. Наборы биологически активных частот не совпадают у различных животных. Например, резонансные частоты сердца для человека дают 20 Гц, для лошади - 10 Гц, а для кролика и крыс - 45 Гц.

Таким образом, представленные экспериментальные данные на животных показали однонаправленность морфофункциональных изменений как при возмущениях ГМП Земли, так и при действии искусственных магнитных полей различной интенсивности.

3. Энергетическое взаимодействие ЭМП с организмом человека

3.1 Биологическое действие ЭМП низкой частоты

Тело человека по отношению к низкочастотным (<105 Гц) ЭМП обладает свойствами проводника. Под действием внешнего поля в тканях возникает ток проводимости. Основными представителями свободных зарядов служат ионы. Длина ЭМВ низких частот многократно превосходит размеры человеческого тела, вследствие чего весь организм подвергается воздействию таких волн. Однако это действие на разные ткани неодинаково, поскольку они отличаются как по электрическим свойствам, так и по чувствительности к току проводимости. Весьма чувствительна к нему нервная система. Под действием внешнего ЭМП частотой 10 Гц и напряженностью 10 Вм-1 в тканях головного мозга индуцируется поле, которое в 105 раз слабее внешнего.

Индуцируемый ток проводимости течет преимущественно по межклеточной жидкости, так как ее сопротивление много меньше сопротивления клеточных мембран. Через плазмолеммы нейронов протекает примерно тысячная доля тока проводимости, наведенного внешним ЭМП.

Пороговое значение тока проводимости, вызывающего возбуждение, зависит от частоты ЭМП. Ток с частотой выше 3 кГц, приложенный к коже человека, практически не возбуждает его нервы и мышцы. При непосредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к 200 кГц, но ткани на этой частоте возбуждаются только сильным током. Повышение тока проводимости с ростом частоты внешнего ЭМП связано, прежде всего, с инерционностью ионных каналов. При частоте более 105 Гц их воротные процессы не приводятся в действие. Поэтому высокочастотные ЭМП не способны возбудить ткани организма.

Поглощение электромагнитной энергии живыми тканями сопровождается повышением их температуры, если поглощаемая мощность превосходит мощность рассеяния тепловой энергии. Последняя определяется теплоотдачей, которая осуществляется с поверхности тела посредством излучения, конвекции, теплопроводности и испарения влаги. Отведение тепловой энергии от глубоких тканей к поверхности тела обеспечивается кровообращением. Механизмы теплоотдачи функционируют в организме непрерывно, поскольку ему свойствен постоянный высокий уровень производства теплоты в ходе обмена веществ. Поэтому заметное повышение температуры живых тканей происходит только в том случае, когда дополнительная тепловая нагрузка (в частности, под действием ЭМП) достигает не менее 70% метаболической теплопродукции (1-3 мВт*г-1).

Действие на организм низкочастотных ЭМП не вызывает заметного нагрева тканей, так как тепловая энергия, поглощаемая при этом тканями, меньше метаболической теплопродукции. Исключение составляют электрические ожоги кожи («метки тока»), возникающие в месте контакта с оголенными проводами, находящимися под высоким напряжением.

В ряде проведенных исследований также была выявлена позитивная связь между низкочастотным электромагнитным излучением и развитием опухолей. Однако эта картина обнаруживается не во всех исследованиях. Наиболее выражен эффект ЭМП в развитии лейкоза у детей и лейкоза и опухолей мозга у взрослых людей, которые на работе облучаются этими полями.

Влияние радиочастотного диапазона термической интенсивности на продолжительность жизни и развитие новообразований не имеет однозначной направленности. Облучение животных в разных условиях эксперимента приводило к противоположным эффектам. Эффекты ЭМП множественны, до конца не изучены и непредсказуемы. Слишком много еще в этом вопросе "белых пятен" и всевозможных неопределенностей.

Особенно опасны сверхнизкочастотное поля, а также детектированное высоко- и сверхвысокочастотное со сверхнизкочастотной вредной модуляцией поля, высвобождающие активные свободные радикалы. Они действуют на ДНК и РНК как жесткая радиация и могут вызывать крайне негативные отдаленные последствия, вплоть до вырождения генотипа. Обнаружить эти эффекты непосредственно весьма затруднительно.

3.2 Биологическое действие ЭМП высокой частоты

В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высокочастотные биологические эффекты электромагнитных излучений обусловлены главным образом тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях. Физиологические механизмы теплоотдачи не компенсируют теплопродукцию организма, происходящую под действием ЭМП высокой частоты.

Длина волны на частотах от 1,0 до 3000 МГц превосходит размеры тела человека. Такие поля могут оказывать как локальное, так и общее воздействие на него. Характер воздействия определяется тем, все ли тело или часть его находится в поле. На более высоких частотах (частота более 3000 МГц) длина волны меньше размеров тела человека, что обусловливает только локальное действие ЭМП. Кроме того, с повышением частоты уменьшается глубина проникновения электромагнитных колебаний в организм. Глубиной проникновения электромагнитного излучения в любую среду называют расстояние, на котором амплитуда поля уменьшается в е раз (е = 2,718...). Преодолев этот путь, электромагнитная волна сохраняет примерно 13% своей начальной интенсивности. Глубина проникновения зависит не только от частоты внешнего ЭМП, но и от электрических свойств тканей, в которые оно проникает. Для жировой и костной тканей эта величина на порядок больше, чем для мышечной.

Интенсивность микроволн, мВт/см2

Наблюдаемые изменения

600

Болевые ощущения в период облучения*

200

Угнетение окислительно-восстановительных процессов тканей*

100

Повышение артериального давления с последующим его снижением, в случае хронического воздействия - устойчивая гипотония. Двухсторонняя катаракта.

40

Ощущение тепла. Расширение сосудов. При облучении повышение давления на 20-30 мм рт.ст.*

20

Стимуляция окислительно-восстановительных процессов тканей

10

Астенизация после 15 мин. облучения, изменение биоэлектрической активности мозга

8

Неопределенные сдвиги со стороны крови с общим временем облучения 150 ч, изменение свертываемости крови

6

Электрокардиографические изменения, изменения в рецепторном аппарате

4-5

Изменение артериального давления при многократных облучениях, непродолжительная лейкопения, эритропения

3-4

Ваготоническая реакция с симптомами брадикардия, замедление электропроводимости сердца

2-3

Выраженный характер снижения артериального давления, учащение пульса, колебания объема крови сердца

1

Снижение артериального давления, тенденция к учащению пульса, незначительные колебания объема крови сердца. Снижение офтальмотонуса при ежедневном воздействии в течение 3,5 мес.

0,3

Некоторые изменения со стороны нервной системы при хроническом воздействии в течение 5-10 лет

До 0,05

Тенденция к понижению артериального давления при хроническом воздействии*

4. Экспертиза электромагнитного излучения

Электромагнитные излучения представляют опасность для здоровья человека. Электромагнитные излучения линий электропередач, радиобашен, базовых станций сотой связи, мощной домашней техники сегодня буквально пронизывают пространство, и накладываясь друг на друга, создают электромагнитные поля большой мощности

магнитный поле земля напряженность

4.1 Экспертиза электромагнитного излучения

Основными источниками электромагнитного излучения, действующими на человека в помещении, являются:

-линии электропередач;

-передающие теле- и радиостанции;

-энергетические установки и трансформаторные подстанции;

-электропроводка и электроприборы.

В настоящее время уже не вызывает сомнений факт вредного воздействия на человека мощных электромагнитных полей. Последствиями таких воздействий могут быть:

-повышенная утомляемость;

-заболевания сердечно-сосудистой системы;

-снижение иммунитета;

-заболевания, приводящие к мужскому и женскому бесплодию.

Предметом исследования в рамках экспертизы электромагнитного излучения является электромагнитное поле, которое имеет две составляющие - электрическую (измеряется в вольтах на метр) и магнитную (измеряется в теслах), в свою очередь условно разделяемые по частоте излучения на низкочастотную (НЧ) и высокочастотную (ВЧ). Природа и условия их возникновения различны. Повышенное электрическое поле чаще обнаруживается вблизи электроплит, факсов, лазерных принтеров, копиров, телевизоров и т. п. Магнитное поле по природе возникает вследствие электрического тока по проводам, поэтому основными источниками повышения его уровня являются электропроводка, трансформаторные станции, антенны-излучатели. Степень воздействия электрической и магнитной составляющей на организм человека не одинакова. Наиболее опасным чаще всего является магнитное поле.

4.2 Практика проведения экспертизы электромагнитных излучения жилых и производственных помещений

Не раз проводились экспертизы жилых и производственных помещений по следующим параметрам:

-Магнитное поле промышленной частоты 50 Гц от внутренней сети питания.

-Электрические поля от линий электропередач.

-Электромагнитное излучение базовых станций сотовой связи

-Электромагнитное излучение бытовой техники

Экспертиза электромагнитных излучений заключается в выезде эксперта с соответствующей аппаратурой на место проведения измерений.

Экспертиза магнитных полей промышленной частоты 50 Гц. Очень часто сотрудники офисов, работающие целый день с компьютером, жалуются на нестабильное изображение на экране монитора. Работать при таких условиях работы монитора, действительно, тяжело. Зрительная система работает с повышенной нагрузкой и, как следствие, быстро наступает общее утомление и снижается работоспособность. Если исключить причину, заключающуюся в самом мониторе, наиболее частой причиной дрожания изображения оказывается повышенный уровень магнитного поля промышленной частоты 50 Гц.

В свою очередь, причиной повышенного уровня магнитного поля, как правило, являются недостатки в проектировании, монтаже и эксплуатации распределительных сетей в зданиях. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует придерживаться в качестве безопасного уровня 0,2 мкТл, учитывая относительную неизученность отдаленных последствий воздействия этого фактора. Своеобразным индикатором повышенного уровня МП ПЧ в помещении как раз и являются мониторы на электронно-лучевых трубках .

Если магнитное поле превышает значение 0,9-1,1 мкТл (900-1100 нТл), для дисплеев с диагональю экрана 15 дюймов и 0,4-0,6 мкТл для 19 тидюймовых моделей, на экранах видеомониторов возникает заметное дрожание изображения. Это явление свойственно всем дисплеям с ЭЛТ независимо от производителя и года выпуска. Отчасти решить проблему с дрожанием изображения могут жидкокристаллические мониторы. Но это - "симптомотерапия": изображение дрожать не будет, но магнитное поле каким было, таким и останется. Если решать проблему кардинально, то необходимо проверить систему энергоснабжения здания и правильность подключения потребителей электроэнергии.

Экспертиза электрических полей от линий электропередач. Электрическими и магнитными полями от линий электропередач интересуются, как правило, владельцы дачных участков, расположенных в непосредственной близости от линий электропередач. В то же время существует определенная вероятность ошибок при проектировании и расположении питающих сетей в районах массовой застройки или разводки сетей в пределах дома (как правило, первый этаж). Первый признак превышения норм по этому показателю - частые сбои при работе бытовой техники: помехи на экранах телевизоров, мониторов персональных компьютеров, радиопомехи.

Поэтому устанавливают следующие предельно-допустимые уровни:

-внутри жилых зданий - 0,5 кВ/м;

-на территории зоны жилой застройки - 1 кВ/м

-в населенной местности вне зоны жилой застройки - 5 кВ/м;

-на участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами I-IV категории - 10 кВ/м;

-в труднодоступной местности - 20 кВ/м.

Нарушение санитарно-эпидемиологических требований к жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, зданий, сооружений, оборудования и транспорта влечет административную ответственность должностных лиц. Для владельцев дачных участков полезна будет также следующая информация из тех же санитарных норм и правил.

Таблица 3.1 - Минимальные расстояния от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении, перпендикулярном к ВЛ:

Минимальное расстояние

Напряжение ВЛ

20м

для ВЛ напряжением 330 кВ

30м

для ВЛ напряжением 500 кВ

40м

для ВЛ напряжением 750 кВ

55м

для ВЛ напряжением 1150 кВ

Экспертиза электромагнитного излучения базовых станций сотовой связи. Как правило, базовые станции сотовой связи не создают сколько-нибудь значимого уровня электромагнитного излучения, представляющего опасность для населения, так как излучаемые уровни намного ниже предельно-допустимых значений. Превышение норм возможно при использовании организациями, предоставляющими услуги сотовой связи некачественной или не сертифицированной аппаратуры связи или при нарушении условий ее эксплуатации. При выявлении превышения ПДУ техническое решение по приведению уровней излучения к норме принимается совместно с владельцами соответствующей аппаратуры. Предельно-допустимый уровень составляет 10 мкВт/см2 .

Национальная академия наук США в 1996 году официально удостоверила наличие прямой связи между вероятностью подвергнуться заболеванию злокачественной опухолью и степенью удалённости места проживания человека от линии электропередач с возможным риском 1,5. Доказано неоспоримое воздействие электромагнитного излучения на определённые части головного мозга, в особенности на эпифиз - железу, вырабатывающую гормон мелатонин, который отвечает за правильный ход биологического ритма у человека (ночной сон меняется дневным бодрствованием и наоборот).

5. Воздействие электромагнитных полей на воду

Поскольку вода является существенным компонентом практически всех биологических объектов (человеческий организм на 62% состоит из воды), и ее, вследствие совершенно уникальных свойств, можно рассматривать как некий мостик между миром живой природы и, условно говоря, миром минералов, то исследователи провели работу по изучению взаимодействия ЭМ-полей с водой и водосодержащими объектами. Им удалось обнаружить, что вода обладает новым, до сих пор скрытым глубинным свойством - резонансно-волновым состоянием и что система «водная компонента биообъекта - резонансные электромагнитные ММ-волны» играет особую роль в природе. Молекулярные осцилляторы водной компоненты живого организма, самосинхронизируясь на резонансных частотах, могут представлять естественный внутренний источник и проводник резонансных ММ-волн. Система этих колебаний задает структуре биологической среды пространственную и временную организацию.

При исследовании воздействия постоянного магнитного поля на водные структуры был обнаружен эффект сверхслабой генерации резонансных КВЧ-волн водой и биотканями на частотах вблизи 25 и 50 ГГц, хотя на этих частотах без магнитного поля нет радиоотклика при КВЧ-воздействии. Оказалось также, что вода обладает длительной ориентационно-магнитной памятью. Воздействие переменного магнитного поля, в отличие от постоянного, может оказывать структурообразующее влияние на диэлектрические ассоциированные жидкости, провоцировать образование замкнутых или свернутых в спираль цепочек молекул. Пропусканием воды через переменное магнитное поле создаются условия для образования ассоциатов кольцевой (плоской или объемной) структуры, минимизирующих энергию взаимодействия с переменным во времени магнитным полем. Взаимодействие с переменным магнитным полем может осуществляться не только через электрические дипольные моменты молекул, но и за счет аксиального тороидного момента макромолекулярных ассоциатов, электрический дипольный момент которых в целом может быть равен нулю. В случае воды образование такого рода ассоциатов понижает эффективную диэлектрическую проницаемость.

С точки зрения Шредингера любая упорядоченная материальная структура создает периодическое поле электромагнитной природы и этим же полем поддерживается. В результате, наиболее адекватным агентом внешнего воздействия будет также электромагнитное поле. Для управления процессом саморегуляции любой системы наиболее перспективным представляется ее резонансное взаимодействие с воздействующим фактором - в нашем случае - со специально организованным периодическим фрактальным электромагнитным полем. Такое взаимодействие, включая резонанс частоты колебания поля и структуры живой или неживой материи, будет способствовать процессу перестройки в направлении стабилизации и совершенствования ее периодичности (устранения дефектов) при минимальных затратах энергии.

6. Другие источники ЭМП

Окружающую нас среду по-своему "загрязняют" радиопередающие устройства связи (автомобильные, портативные и ручные радиостанции и радиотелефоны), телевидение, радиолокационная, компьютерная и бытовая электротехника, а также трамваи и электропоезда.

ЭМП ультранизкой (0-10 Гц) и очень низкой частоты (10-1000 Гц) создаются в процессе эксплуатации электрифицированного городского и железнодорожного транспорта, линиями электропередач, подстанциями и кабельными трассами.

Широко распространенными источниками ЭМИ в населенных местах являются радиотелевизионные передающие центры, излучающие в окружающую среду ультракороткие волны особо высокочастотных и ультравысокочастотных диапазонов. Причем наибольшие уровни облучения людей и воздействия на окружающую среду наблюдаются в районе размещения радио- и телепередающих центров "старой постройки" с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят "уголковые" трех- и шестиэтажные антенны очень высокой частоты частотно-модулированного вещания.

Не следует забывать один из выводов недавно родившейся научной отрасли -- радиобиологии; ИИ вредны при любой сколь угодно малой дозе облучения. Низший предел вреда -- природный радиационный фон (ПРФ) -- постоянный поток высокоэнергетических частиц, в котором существует все живое. Он складывается из космических излучений, на долю которых приходится 16,1 %, гамма-излучений земного происхождения -- 21,9 %, внутренних излучателей -- (живых организмов, поглощающих микроколичества радионуклидов из ОС) -- 19,5 % и излучений радона и торона (оставшейся части ПРФ) -- 42,5 %. Средняя величина ПРФ для земного шара 0,011 мБэр/ч (в различных регионах мира она очень широко колеблется).

В настоящее время достоверно установлена высокая биологическая активность ЭМП, все живое действительно чрезвычайно чувствительно к искусственным ЭМП антропогенного происхождения. Некоторые виды живых существ и растений особенно чувствительны к определенным частотам. Так, рыбы плохо переносят частоту 50 Гц при достаточно высокой напряженности поля. Рост леса замедляется при воздействии СВЧ с модуляцией 12, 25, 50 и 100 Гц. Цветы реагируют на звуковые частоты. На более высоком уровне организации возникает разнообразие и дифференцируется чувствительность к ЭМП.

Техногенные поля несут шлейф разных частот, паразитарных СВЧ-излучений, вредных резонансных явлений, перед которыми человеческий организм пока остается беззащитным. Систематическое воздействие ЭМП может проводить к нарушению работоспособности, памяти, внимания. ЭМП повышают риск сердечно-сосудистых, эндокринных, онкологических заболеваний, снижают иммунитет, потенцию. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, сегодня степень электромагнитного загрязнения ОС выходит на уровень, характерный для теперешнего загрязнения ее вредными химическими веществами.

Широко известны реакции организма на сильные воздействия. Намного сложнее вести речь об эффекте слабых воздействий, за которыми стоят потенциальные так называемые отдаленные последствия генетические и канцерогенные эффекты. Не исключено, что через какое-то время будет установлено, что антропогенные ЭМП относятся к числу беспороговых раздражителей.

Частотнозависимые биологические эффекты ЭМП

Исследования последних десятилетий убедительно подтвердили информационную роль и значение для биологических систем сверхслабых ЭМП, в том числе в диапазоне СНЧ при определенных законах их модуляции.

Развитие идеи о том, что электроны и ЭМП как более лабильные, чем молекулы (элементы живой материи) несут энергию, заряды и информацию, являясь своего рода горючим для жизненных процессов, привело многих авторов к мысли о существовании в организме системы поддержания биоэлектрического гомеостаза, обеспечивающей нормальное физиологическое состояние клеток. Предположение о том, что в организме существует механизм центральной регуляции физиологических процессов, согласованный с периодически изменяющимися параметрами электрических и магнитных полей Земли и предназначенный для защиты от помех со стороны спорадически возникающих интенсивных космических ЭМП всех частотных диапазонов, приводит к мысли о наличии в высокоорганизованном организме сенсорной системы, воспринимающей изменения ЭМП внешней среды.

Таким образом, в результате взаимодействия организма с электрической составляющей ЭМП могут возникать биологические эффекты трех типов: возбуждение, нагревание и кооперативные процессы. Два из них хорошо изучены и находят объяснение в рамках концепции энергетического взаимодействия поля с организмом. Третий эффект, проявляющийся в восприятии биосистемами слабых электромагнитных излучений, исследован недостаточно. Его происхождение связано, по-видимому, с тем, что в процессе эволюции биологических систем ЭМП определенных частот выполняли по отношению к ним миссию носителя информации об окружающей среде. Для света это очевидно. Информационная функция других участков электромагнитного спектра еще не доказана и по-настоящему не объяснена.

Список литературы

Левин М.Н., Зон Б.А. Воздействие импульсных магнитных полей на кристаллы Cs - Si // ЖЭТФ .-1997. Т.111, № 4.- С. 1373 - 1397.

Романюк Б.Н., Попов В.Г., Литовченко В.Г., Мисиук А., Евтух А.А., Клюй Н.И., Мельник В.П. Механизмы геттерирования кислорода в пластинах кремния с неоднородным распределением механических напряжений // ФТП, 1995, № 1. С.-166-170.

Матвеев Н.Н., Левин М.Н. Импульсное магнитное поле как способ изменения термодинамики процесса кристаллизации полимеров // Тез. докл. 3-го Всеросс. семинара «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении», 3 - 5 окт. 2000 г., Воронеж.- С. 125-.127.

Левин М.Н., Татаринцев А.В., Косцова О.А. Модификация поверхности полупроводниковых кристаллов импульсными магнитными полями // Тез. докл. IV Межд. конф. Электроника и информатика., Зеленоград, 19 - 21 ноября 2002, М.:2002.- С. 237 - 238.

Постников В.В., Левин М.Н., Дронов М.А. Воздействие импульсных магнитных полей на фазовый переход высокотемпературного сверхпроводника // Материалы V международной конф. «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов», 14 - 15 февр. 2003 г., Воронеж. С. 93 - 94.

Дацко О.И., Гончаров А.А., Ткачев А.И. Влияние импульсов слабого магнитного поля на кинетику микротвердости пленки борида циркония на стальной подложке // Материалы V международной конф. «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов», 14 - 15 февр. 2003 г., Воронеж. С. 108.

Бинги В.Н., Савин А.В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // УФН, 2003, Т. 173, № 3.- С. 265 - 300.

Гроссберг А.Ю. Несколько замечаний, навеянных обзором В.Н. Бинги и А.В. Савина о магнитобиологии // УФН, 2003, Т. 173, № 10.- С. 1145 - 1148.

Гольдштейн Р.В. Поверхностные волны и резонансные явления в упругих телах // СОЖ, 1996, вып. 11, ноябрь.- С. 123 - 127.

Карнаухов А.В., Пономарев В.О. Диссипативный резонанс - новый класс физических явлений. Некоторые подходы к аналитическому описанию // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2001, № 8.- С. 23 - 31.

Ланда П.С., Заикин А.А. Неравнове Агаджанян Н.А., Власова И.Г. Влияние инфранизкочастотного магнитного поля на ритмику нервных клеток и их устойчивость к гипоксии. // Биофизика.- 1992. - Т.37, № 4. - С. 681-689.

Агаджанян Н.А., Макарова И.И. Среда обитания и реактивность организма. - Тверь, 2001. -176 с.

Агаджанян Н.А., Ораевский В.Н., Макарова И.И., Канониди Х.Д. Медико-биологические эффекты геомагнитных возмущений. М., «Тровант».-2001. - 136 с.

Андронова Т.И., Деряпа И.Р., Соломатин А.П. Гелиометеотропные реакции здорового и больного человека. Л.: Медицина, 1982. - 240 с.

Бреус Т. К. Биологические эффекты солнечной активности. // Природа. - 1998. - № 2 - С. 75-88.

Василевский Н.Н., Суворов Н.Б., Медведева М.В. Экспериментальный анализ биоэффектов микроволн: системные, ультраструктурные и нейронные механизмы. // Гигиена и санитария. - 1989. - № 10. - С. 41-45

Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А. Влияние солнечной активности на биосферу-ноосферу. - МНЭПУ, 2000. - 378 с.

Волков В.С., Колесникова И.Ю., Беляева Г.С. и др. Биоритмологические аспекты дуоденогастрального рефлюкса // Проблемы психологии и эргономики. - 2001. -№ 5. - С.46.

Гильберт У. О магните, магнитных телах и большом магните Земля. - М.: Изд-во АН СССР: 1956. - 256 с.

Гичев Ю.П., Гичев Ю.Ю. Влияние электромагнитных полей на здоровье человека. - Новосибирск, 1999. - 92 с.

Григорьев Ю.Г. Роль модуляции в биологическом действии электромагнитного излучения. // Радиационная биология. Радиоэкология. - 1996. -Т.36, № 5. - С. 659-670.

Григорьев Ю.Г. Человек в электромагнитном поле. // Радиац. биология. Радиоэкология. - 1997. - Т.37, № 4. - С.690-702.

Григорян Г.Е. Магниторецепция и механизмы действия магнитных полей на биосистемы. - Ереван: Изд-во «Гитутюн», 54 с.

Гурфинкель Ю.И., Ораевский В.Н. Изменение показателей капиллярного кровотока у больного ишемической болезнью сердца в зависимости от геомагнитных возмущений. // Корреляции биологических и физико-химических процессов с космическими и гелиогеофизическими факторами. - Пущино, 1996. - С. 21-22.

Дубров А.П. Геомагнитное поле и жизнь. - Л., 1974. - 175 с.

Казначеев В.П., Михайлова Л.П. Биоинформационная функция естественных электромагнитных полей. - Новосибирск: Наука, 1985. - 180 с.

Комаров Ф.И., Раппопорт С.И., Бреус Т.К. и др. Хронобиологические аспекты природы и характера воздействия магнитных бурь на функциональное состояние организма людей. // Хронобиология и хрономедицина./ Под ред. Ф.И. Комарова, С.И. Раппопорта. М.: Триада-X, 2000. - С. 299-316.

Леднёв В.В. Биоэффекты слабых комбинированных постоянных и переменных магнитных полей. // Биофизика. - 1996. - Т.41. - С. 224-234.

Никберг И.И., Ревуцкий Е.Л., Сакали Л.И. Гелиометеотропные реакции человека.- Киев: Здоров,я, 1986.-144 с.

Оранский И.Е., Царфис П.С. Биоритмология и хронотерапия. - М.: Высш. школа, 1989. - 159 с.

Пресман А.С. Электромагнитное поле и живая природа. - М.: Наука, 1968. - 310 с.

Руководство по профессиональным заболеваниям. / Под ред. Измерова Н.Ф. - М.: Медицина. - 1983. - Т.2. - С. 203-227.

Хаснулин В.И. Роль гравитационных возмущений в солнечной системе в совокупном влиянии погодных и геофизических условий на состояние человека. // Адаптация к экстремальным геофизическим факторам и профилактика метеотропных реакций. - Новосибирск, 1989. - С. 6-13.

Холодов Ю.А. Влияние электромагнитных и магнитных полей на центральную нервную систему. - М.: Наука, 1966. - 280 с.

Холодов Ю.А., Лебедева Н.Н. Реакции нервной системы человека на электромагнитные поля. М., 1992. - 135 с.

Холодов Ю.А., Шишло М.А. Электромагнитное поле в нейрофизиологии. - М.: Наука, 1979. - 190 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Характеристики магнитного поля и явлений, происходящих в нем. Взаимодействие токов, поле прямого тока и круговой ток. Суперпозиция магнитных полей. Циркуляция вектора напряжённости магнитного поля. Действие магнитных полей на движущиеся токи и заряды.

    курсовая работа [840,5 K], добавлен 12.02.2014

  • Магнитное поле Земли и его характеристики. Понятие геомагнитных возмущений и их краткая характеристика. Механизм возмущения магнитного поля Земли. Влияние ядерных взрывов на магнитное поле. Механизм влияния различных факторов на геомагнитное поле Земли.

    контрольная работа [30,6 K], добавлен 07.12.2011

  • Изучение геофизических и магнитных полей Земли, влияние их на атмосферу и биосферу. Теория гидромагнитного динамо. Причины изменения магнитного поля, исследование его с помощью археомагнитного метода. Передвижение и видоизменение магнитосферы планеты.

    реферат [19,4 K], добавлен 03.12.2013

  • История открытия магнитного поля. Источники магнитного поля, понятие вектора магнитной индукции. Правило левой руки как метод определения направления силы Ампера. Межпланетное магнитное поле, магнитное поле Земли. Действие магнитного поля на ток.

    презентация [3,9 M], добавлен 22.04.2010

  • Определение наличия и направления магнитного поля метки. Создание постоянного магнитного поля, компенсирующего действие постоянных внешних магнитных полей. Принципиальная схема зарядно-разрядного узла устройства. Определение разряда накопительной емкости.

    лабораторная работа [1,2 M], добавлен 18.06.2015

  • Магнитные поля и химический состав звёзд (гелиевых, Si- и Am–звёзд, SrCrEu-звёзд). Магнитные поля звёзд-гигантов, "белых карликов" и нейтронных звёзд. Положения теории реликтового происхождения поля и теории динамо-механизма генерации магнитного поля.

    курсовая работа [465,3 K], добавлен 05.04.2016

  • Силовые линии напряженности электрического поля для однородного электрического поля и точечных зарядов. Поток вектора напряженности. Закон Гаусса в интегральной форме, его применение для полей, созданных телами, обладающими геометрической симметрией.

    презентация [342,6 K], добавлен 19.03.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.