Розділ 1. Вплив електромагнітних коливань різної частоти на живі організми
Поняття про електромагнітні поля різної частоти
Усі ЕМП та випромінювання поділяють на природні та антропогенні (Схема 1).
ЕМП природного походження. Навколо Землі існує електричне поле напругою у середньому 130 В/м, яке зменшується від середніх широт до полюсів та 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, завірюх, пилових бур, вітрів.
Наша планета також має магнітне поле з напругою 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 та 11-річним циклами змін, а також з більш короткочасними змінами з різних причин, пов'язаних із сонячною активністю (магнітні бурі).
Земля постійно перебуває під впливом ЕМП, яке випромінює Сонце, у діапазоні в основному 10 мГц — 10гГц. Спектр сонячного випромінювання досягає і більш короткохвильової області, яка містить інфрачервоне (ІЧ), видиме, ультрафіолетове (УФ), рентгенівське та гамма-випромінювання[4].
Електромагнітне поле Землі постійно змінюється через низку факторів, як то сонячна активність, процеси у земних надрах та інше. Щодо спектра сонячного випромінювання, то він знаходиться біля короткохвильової області та поєднує у собі інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання. Інтенсивність цього випромінювання має постійну властивість періодично змінюватися та досить сильно збільшуватися під час атмосферних спалахів.
Схема 1
Е
Електромагнітні поля антропогенного походження. Існує така номенклатура діапазонів електромагнітного випромінювання;
30-300 кГц НЧ
300-3000 кГц СЧ
3-30 М Гц ВЧ
30-300 М Гц метрові
300-3000 М Гц УВЧ
3-30 ГГц СВЧ
30-300 ГГц К ВЧ
Електромагнітні поля НЧ часто використовують у термічній обробці. ВЧ - у радіозв'язку, медицині, телебаченні, радіомовленні [13].
Вплив електромагнітних полів різної частоти на живі організми
До недавнього часу вважалося, що електромагнітні хвилі, які випромінюють побутові електроприлади та електромережу практично нешкідливі для здоров’я людини. Однак було встановлено, що електромагнітне поле за певних умов впливає на діяльність гормонів, які забезпечують проходження нервових імпульсів. Подібна дія на організм людини може призвести до цілого ряду розладів, у тому числі викликати порушення біоритмів, безсоння і навіть хронобіологічну депресію [13,14].
Пульсуюче випромінювання, наприклад, телевізорів або дисплеїв більше шкодить живим клітинам, ніж стабільне випромінювання високовольтних ліній електропередач. Існує 90% ймовірності того, що в операторів-жінок відеотерміналів в 1,5 рази частіше бувають викидні і вони народжують в 2,5 рази більше дітей з вродженими вадами, ніж інші жінки. У вагітних жінок, що працюють більше 20 годин на тиждень в перші 3 місяці вагітності вдвічі збільшується загроза викидня. Крім цього, оператори скаржаться на головні болі і сонливість. Все це називається комп’ютерним синдромом, який викликається, як вважають, впливом випромінювання електромагнітних приладів. відповідних умов праці. Зобов’язання щодо дотримання цих вимог лягає на керівників фірм.
Тривалий вплив мікрохвильового випромінювання і радіочастот низької частоти впливає на імунну систему, викликаючи порушення фагоцитозу, дезорієнтацію, сповільнену візуальну реакцію і погіршену пам’ять.
У відношенні впливу електромагнітних полів побутових приладів (мікрохвильові печі та ін) немає достовірних і закономірних даних про те, що вони не становлять загрози для здоров’я людини. Небезпека представляє електромагнітне випромінювання великої потужності, якщо конструкція приладу недосконала [4].
Дослідження впливу електромагнітних коливань на людину, поряд з негативними сторонами цієї проблеми, допомогли виявити і позитивні, що дозволило створити лікарні для лікування за допомогою установок високочастотного прогріву. В основі лежить явище, що викликає розігрів живих тканин при збільшенні інтенсивності впливу коливань.
Вплив випромінювання ВЧ та УВЧ діапазонів. Медичні обстеження засвідчили суб'єктивні розлади, що спостерігаються під час роботи: слабкість, підвищена втомлюваність, пітливість, сонливість, а також розлад сну, головний біль, болі в області серця. Пригнічуються також харчові та статеві рефлекси. Також вченими було зафіксовано зміни показників білкового та вуглеводного обміну, збільшення концентрації азоту в організмі, а також зменшення концентрації альбуміну та підвищення глобуліну. Крім того, фіксують деякі зміни у крові, а саме: збільшення кількості лейкоцитів, тромбоцитів, та інше.
Можливе також виникнення гострих та хронічних хвороб та функціональні порушення у роботі майже усіх систем організму. Зміни діяльності нервової та серцево-судинної систем мають кумулятивний характер, та не зважаючи на це при припиненні впливу, а також поліпшенні умов праці, як правило, спостерігається покращення їх функціонування. Тривалий вплив електромагнітних полів все одно призводить до стійких порушень та захворювань.
Вплив електромагнітних полів СВЧдіапазону.Активність впливу полів різних діапазонів частот зростає з ростом частоти і дуже серйозно впливає у СВЧ діапазоні. У цьому діапазоні працюють багато теле- та радіостанцій, а також майже усі радіорелейні станції, радіолокатори, та інше. СВЧ випромінювання поширюється у межах прямої видимості. На деяких ділянках діапазону СВЧ хвилі розсіюються молекулами кисню, атмосферними опадами, та інше, що обмежує дальність їх поширення. У наведеній вище апаратурі, що використовує СВЧ діапазон, його використовування пов'язане із зменшенням перешкод та більш високої якості передачі інформації ніж у УВЧ діапазоні.Але, слід зазначити, що сучасна побутова та корпоративна апаратура зв'язку досить широко використовує саме УВЧ діапазон. У ньому працює більшість телефонів мобільного зв'язку, безпроводні комп'ютерні мережі, радіостанції та інше. Це насамперед пов'язане з небезпекою використання апаратури, яка працює у діапазонах високих частот в безпосередній близькості від людини.
Через те, що випромінювання СВЧ при поглинанні середовищем, яким є поганий провідник, спричиняє його нагрівання, цей діапазон дуже широко використовують у промислових установках. Подібні установки використовуються й у побуті. Слід до цього навести приклад СВЧ (мікрохвильової) печі. Тому розповіді про небезпеку використання СВЧ -печей мають досить вагому підставу. Це явище також посприяло створенню вченими терапевтичної апаратури, що базується на властивостях СВЧ випромінювання. Також слід зазначити, що саме через ці властивості СВЧ випромінювання використовують для передачі енергії променем на великі відстані.
При використанні СВЧ діапазону здебільшого встановлюють не напрямлені антени, а можливість сфокусувати випромінювання у вузький промінь антеною невеликих габаритів. У межах цього променя інтенсивність електромагнітного поля значно збільшується, а за його межами стає ледь помітною. Це дозволяє досить чітко визначати зони, що є небезпечними для здоров'я.
При інтенсивності поля близько 20 мкВт спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску. Ця дія більш сильна у людей, що вже підпадали під подібне опромінення. З ростом інтенсивності проявляються електрокардіографічні зміни. Потім відмічається прискорення пульсу, коливання об'єму крові. При досяганні відмітки інтенсивності у бмВт/см відмічають зміни у статевих залозах, у крові та помутніння кришталика. Далі можуть почати відчуватися навіть такі страшні симптоми, як розриви капілярів і крововиливи у легені та печінку.
Подальше опромінення помітно впливає на тканини, викликає больові почуття. Якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см2, це спричиняє швидку втрату зору.
Пошкодження органів зору являє собою один з найсерйозніших ефектів, спричинених електромагнітними полями СВЧ діапазону. На низьких частотах такі ефекти не спостерігаються, тому вони є специфічними саме для СВЧ діапазону. Ступень ушкодження внаслідок ураження електромагнітним полем СВЧ діапазону може бути різною і частіше залежить від інтенсивності опромінення та часу його дії. Ушкодження зору спричиняє напруженість поля, яка зменшується з ростом частоти[9,13,14].
Таким чином, електромагнітні коливання різної частоти шкідливо впливають на живі об’єкти.