ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЭКОЛОГИЯ Электромагнитные поля. Шкала электромагнитных излучений

Как известно, термин «электромагнитное поле» (ЭМП) введен для обозначения особой формы материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Если в какой-то области пространства существуют заряды и токи, то изменение их во времени приводит к излучению электромагнитных волн.

Электромагнитные волны, наблюдаемые на Земле, генерируют Солнце и звезды, галактики и метагалактики; они излучаются также в ходе разнообразных естественных процессов, происходящих в земной коре, гидросфере, атмосфере, ионосфере и т. д.
В зависимости от длины волны в вакууме (или частоты), а также способов их излучения и регистрации различают несколько видов электромагнитных волн: радиоволны: длина волны больше 5 • 10'5 м (частота меньше 6 • 1012 Гц); согласно международному регламенту радиосвязи длины (частоты) радиоволн делятся на 12 диапазонов, начиная с КНЧ (крайне низкие частоты - от 3 до 30 Гц) и кончая ГВЧ (гипервысокие частоты - от 0,3 до 3 ТГц); оптическое излучение: длина волны лежит в диапазоне от 10 нм до 1 мм (границы условны); к оптическому излучению относятся инфракрасное (диапазон длин волн от 1 мм до 770 нм), видимое (770-380 нм) и ультрафиолетовое (380-10 нм) излучения; рентгеновское излучение (возникает при взаимодействии заряженных частиц и фотонов с атомами вещества): длина волны лежит в диапазоне от 100-10 нм до 0,01 им; гамма-излучение (испускается возбужденными ядрами атомов при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, а также возникает при распаде частиц, аннигиляции пар «частица-античастица» и в некоторых других процессах): длина волны lt;0,1 нм.
В зависимости от особенностей взаимодействия ЭМП с биологическими объектами диапазон частот радиоволн от 3 до 3 • 1012 Гц можно разделить на 3 поддиапазона: 1 МГц - влияния магнитной и электрической составляющих ЭМП на биообъекты можно рассматривать раздельно; 103 МГц - влияния магнитной и электрической составляющих ЭМП на биообъекты дифференцировать невозможно;
103—106 МГц - влияние магнитной и электрической составляющих ЭМП на биообъекты дифференцировать невозможно; в этой области частот в ближней зоне от излучателя на биообъекты действует сформированная электромагнитная волна.
Физические особенности электрических, магнитных и электромагнитных полей определяют и основные физические механизмы влияния ЭМП на биообъекты: постоянное магнитное поле (ПМП) способствует проявлению диамагнитных и парамагнитных эффектов; постоянное электрическое поле (ПЭП) обусловливает поляризационные эффекты; переменное магнитное поле (ПеМП) вызывает наведенный электрический ток в биообъектах; переменное электрическое поле (ПеЭП) приводит к движению зарядов, появлению так называемых токов «смещения». Характер взаимодействия ЭМП с биологическим объектом
Процессы взаимодействия ЭМП с живой клеткой, живым организмом довольно сложные и в настоящее время в полной мере не исследованы. Взаимодействие электромагнитных полей с биологическим объектом определяется:
параметрами излучения (частотой или длиной волны, когерентностью колебания, скоростью распространения, поляризацией волны);
физическими и биохимическими свойствами биологического объекта как среды для распространения ЭМП (диэлектрическая проницаемость, электрическая проводимость, длина электромагнитной волны в ткани, глубина проникновения, коэффициент отражения от границы воздух - ткань).
Живые организмы, состоящие из множества клеток, имеющих, в свою очередь, огромное число молекул, атомов, заряженных частиц, сами являются источниками ЭМ колебаний в широком диапазоне частот - от ультравысоких до инфранизких. Эти колебания могут иметь случайный и периодический характер. Эволюция биообъектов происходила под действием внешних (экзогенных) и внутренних (эндогенных) ЭМП. В процессе жизнедеятельности организмов возникают волновые и колебательные процессы, отображаемые, например, электроэнцефалограммой, обусловленной электрической активностью мозга, электрокардиограммой, характеризующей работу сердца и т.

п.
Чувствительность биологических систем к внешним ЭМП зависит от диапазона частот и интенсивности излучений. Весь диапазон неионизирующих электромагнитных излучений при рассмотрении специфики воздействия ЭМП на биообъекты можно условно разбить на три группы: постоянные и низкочастотные поля (до метрового диапазона длин волн); СВЧ диапазон (длины волны от 1 м до 1 см); миллиметровый и субмиллиметровый диапазон (длины волны от 10 мм до 0,1 мм).
Большая часть опытных данных по неионизирующим излучениям относится к радиочастотному диапазону. Эти данные показывают, что дозы излучения выше 100 мВт/см2 вызывают прямое тепловое повреждение, а также развитие катаракты в глазу. При дозах от 10 до 100 мВт/см2 наблюдались изменения, обусловленные термическим стрессом, включая аномалии у потомков. При дозах 1-10 мВт/см2 отмечались изменения в иммунной системе и гематоэнцефалическом барьере. В диапазоне от 100 до 1 мкВт/см2 не было достоверно установлено почти никаких последствий. Имеются данные, которые свидетельствуют о том, что рабочие, подвергающиеся длительному воздействию микроволн, и люди, живущие очень близко к высоковольтным ЛЭП, могут быть больше подвержены риску рака, лейкемии, опухолям мозга, рассеянному склерозу и некоторым другим тяжелым заболеваниям. В нашей стране для населения принят предел дозы неионизирующего излучения, равный 1 мкВт/см2.
Общим в характере биологического действия ЭМП радиочастот большой интенсивности на организм человека является тепловой эффект, который может выразиться либо в интегральном повышении температуры тела, либо в избирательном нагреве отдельных тканей и органов, причем органы и ткани, недостаточно хорошо снабженные кровеносными сосудами (хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь, семенники и др.), более чувствительны к такому локальному перегреву. Наиболее чувствительными к воздействию радиоволн являются центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. Клиническая картина хронического действия электромагнитных полей радиочастот нетермогенных интенсивностей развивается на фоне нарастающей неврастенической симптоматики. На ранних стадиях воздействия фактора характерны жалобы на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушение сна, боли в области сердца. Нередко выраженный астеновегетативный синдром протекает по гипотоническому типу (гипотензия, брадикардия).
В более выраженной стадии астенический (неврастенический) синдром с вегетососудистой дисфункцией развивается по гипертоническому типу, иногда с церебральными кризами симпатико-адреналинового характера. Отмечается усиление жалоб - легкая возбудимость, нарушение сна, снижение памяти, приступообразные головные боли, возможны головокружения, обморочные состояния, сжимающие боли в области сердца, лабильность пульса, гипертензия, ангиоспастические реакции - сужение артерий сетчатки. В момент приступа наблюдается дрожь, побледнение или покраснение лица, резкая слабость, нередко повышение температуры тела, подъем артериального давления.
При воздействии СВЧ-излучений возможно развитие катаракты как при кратковременном облучении, так и при длительном воздействии невысоких уровней облучения. Для крови характерна полиморфность и лабильность числа лейкоцитов, тенденция к лейкоцитозу. При выраженных формах заболевания развиваются лейкопения, реже лимфопения, моноцитоз, ретикулоцитоз, умеренная тромбоцитопения, возможны изменения со стороны костного мозга, могут развиваться нарушения со стороны эндокринной системы (гиперфункция щитовидной железы, стимуляция системы гипофиз - кора надпочечников, нарушение функции половых желез).

<< | >>

↑

Источник: В. А. Праг, О. Н. Балакшина, Н. Б. Розова. Изучение вопросов экологии в школьном курсе физики. 2005

Еще по теме ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЭКОЛОГИЯ Электромагнитные поля. Шкала электромагнитных излучений:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -