Воздействие электрических, магнитных и электромагнитных полей на человека и окружающую среду

Лекция 7

Электромагнитные поля и излучения

Воздействие электрических, магнитных и электромагнитных полей на человека и окружающую среду.

На протяжении своей жизни человеку в той или иной степени приходится испытывать на себе воздействие магнитных, электрических и электромагнитных полей. Особенно велика вероятность этого в сфере производства, хотя бытовую сферу и сферу окружающей природной среды исключать из рассмотрения также не стоит.

Источниками постоянных магнитных полей (ПМП) являются постоянные магниты, электромагниты, электролизные ванны, линии передачи постоянного тока, шинопроводы и другие электротехнические устройства, в которых используется постоянный электрический ток. В последнее время новым источником ПМП является транспорт на магнитной подушке.

Кроме того, Земля обладает естественным постоянным магнитным полем, которое является определенной защитой для живых организмов от воздействия космических ионизирующих излучений.

Магнитное поле характеризуется индукцией и напряженностью. Индукция(B) – это сила, действующая в данном поле на проводник единичной длины с единичным током. Единицей измерения индукции в системе СИ является Тесла (Тл). Напряженность (H) – это величина, характеризующая магнитное поле независимо от свойств среды. Вектор напряженности совпадает с вектором индукции. В системе СИ единица измерения напряженности – Ампер на метр (А/м).

Экспериментально установлено, что к биологическому действию ПМП чувствительны практически все физиологические системы человеческого организма. Установлено, что ПМП увеличивает латентные периоды сенсорно-моторных реакций на звук и свет (т.е. – время, проходящее от начала воздействия раздражителя до появления ответного действия на сигнал). Действие ПМП уменьшает количество эритроцитов в крови и гемоглобин. Изменения, происходящие в организме под воздействием ПМП, сочетаются с различными сердечно-сосудистыми, эндокринными, обменными и эмбриогенными нарушениями.

Для производственных условий, предельно допустимый уровень ПМП, установленный в нашей стране, составляет 8 кА/м. В гигиенической практике широко используются измерители магнитной индукции, поэтому следует отметить, что в системе единиц СИ напряженность 8 кА/м соответствует индукции 10 мТл.

Защита от воздействия МП сводится к экранированию и защите расстоянием. Экран изготавливают из легко намагничивающихся материалов, причем экран должен иметь замкнутую форму. Кроме того, магнитное поле быстро ослабляется по мере удаления от источника. Поэтому при работе с источниками постоянного магнитного поля (магнитные дефектоскопы, станки с магнитным креплением обрабатываемых деталей), защита, как правило, осуществляется удалением работающего из зоны повышенного МП. Установки намагничивания и размагничивания следует отключать на время установки и удаления деталей. Вообще говоря, картина биологического влияния ПМП еще далека от полного понимания, а значит, и способы защиты человека от их воздействия будут совершенствоваться по мере получения новых данных.

Характер воздействия на человека электромагнитного излучения различен в зависимости от его диапазона. Дело в том, что спектр электромагнитного излучения, как природного, так и техногенного происхождения, оказывающий влияние на человека, имеет диапазон волн от тысяч километров (переменный ток) до триллионной части миллиметра (космические энергетические лучи). В связи с этим и требования к нормированию различны для различных диапазонов электромагнитного излучения.

В зависимости от диапазона длин волн различают: электромагнитное из­лучение радиочастот (10⁷…10^-4 м), инфракрасное излучение (10^-4…7,5·10^-7 м), видимую область (7,5·10^-7…4·10^-7 м), ультрафиолетовое излучение (4·10^-7 …10^-9 м), рентгеновское и гамма-излучение (<10^-9 м) и др.

Электромагнитное поле (ЭМП) диапазона радиочастот обладает рядом свойств, которые широко используются в технике. Такие свойства, как способность нагревать материалы, распространение в пространстве и отражение от границы раздела двух сред делают использование ЭМП радиочастотного диапазона весьма полезным в промышленности, науке, медицине.

Источниками ЭМП этого вида являются устройства, применяемые в промышленности для индукционного нагрева металлов и полупроводников, а также приборы диэлектрического нагрева, применяемые для сварки синтетических материалов и прессовки синтетических порошков. В быту такими источниками являются печи индукционного нагрева (микроволновые печи). Свойства электромагнитных волн распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред широко используют в радиосвязи, телевидении, радиолокации, дефектоскопии и др. поэтому телевизионные и радиолокационные станции, антенны радиосвязи также являются мощными источниками ЭМП диапазона радиочастот. Различают технологические и паразитные источники ЭМП. К технологическим относятся антенны, петли связи, а к паразитным – выносные согласующие трансформаторы, выносные батареи конденсаторов, фидерные линии, щели в обшивке установок и различные отверстия.

Параметрами, характеризующими ЭМП, являются: частота f [Гц], напряженность электрического поля E [В/м], напряженность fH [А/м], плотность потока энергии J [Вт/м²]. Существуют три зоны, которые различаются по расстоянию от источника ЭМП.

Зона индукции имеет радиус, равный

где l - длина волны электромагнитного излучения. В этой зоне электромагнитная волна не сформирована и поэтому на человека действует независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей.

Зона интерференции (промежуточная) имеет радиус, определяемый по формуле

.

В этой зоне одновременно воздействуют на человека напряженность электрического, магнитного поля, а также плотность потока энергии.

Дальняя зона характеризуется тем, что это зона сформировавшейся электромагнитной волны. В этой зоне на человека воздействует только энергетическая составляющая ЭМП – плотность потока энергии. Если источник ЭМП имеет сверхвысокие частоты (СВЧ), то практически он создает вокруг себя зону энергетического воздействия – дальнюю зону, радиусом.

Для выбора приборов контроля электромагнитного излучения необходимо знать длину волны, формируемой источником. Для низкочастотных источников ЭМП (НЧ, ВЧ, УВЧ-диапазоны) необходимо использовать приборы, измеряющие электрическую и магнитную составляющие ЭМП, а для СВЧ-диапазона – приборы, позволяющие измерять плотность потока энергии ЭМП.

Биологическое действие ЭМП радиочастот характеризуется тепловым действием и нетепловым эффектом. Под тепловым действием подразумевается интегральное повышение температуры тела или отдельных его частей при общем или локальном облучении. Нетепловой эффект связан с переходом электромагнитной энергии в объекте в нетепловую форму энергии (молекулярное резонансное истощение, фотохимическая реакция и др.). Чем меньше энергия электромагнитного излучения, тем выше тепловой эффект, который оно производит.

По своим биофизическим свойствам ткани организма неоднородны, поэтому может возникнуть неравномерный нагрев на границе раздела тканей с высоким и низким содержанием воды, что определяет высокий или низкий коэффициент поглощения энергии. Это может привести к образованию стоячих волн и локальному перегреву ткани, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, желчный пузырь, кишечник, половые органы).

Влияние ЭМП на организм зависит от таких физических параметров, как длина волны, интенсивность излучения, режим облучения – непрерывный или прерывистый, а также от продолжительности воздействия на организм и комбинированного действия с другими неблагоприятными факторами окружающей среды (повышенная температура воздуха, наличие рентгеновского излучения, шум и др.), которые способны ослаблять сопротивляемость организма действию ЭМП. Наиболее биологически активен диапазон СВЧ, затем УВЧ и наименее активен диапазон ВЧ, т.е. с уменьшением длины волны биологическая активность, как правило, возрастает.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 367; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!