Экология человека

Если человек находится в радиофицированной машине, то слышит постоянный шум радиоприемника, пока не включен передатчик корреспондента. Если же человек длительное время прослушивает информацию при помощи головных телефонов (радиооператоры, телефонистки и др.), то шумы принимаемой информации ведут к ослаблению слухового нерва, а отсюда и профессиональное заболевание операторов-телефонистов, радистов: тугоухость.

Контрольные вопросы

 

1. Понятие о шуме.

 

2. Общая характеристика шума.

 

3. Источники шума.

 

4. Действие шума на организм человека (мешающее, активация организма человека; влияние на работоспособность; помехи для передачи информации и нарушение общей ориентации в звуковой среде; повреждения слуха.

 

Электромагнитная экология

 

На антропогенные электромагнитные поля (ЭМП), как значимый фактор среды обитания человека, ученые обратили внимание в послевоенные годы, т. е. более 50 лет назад. Это было обусловлено бурным развитием радиолокационной техники, средств радиосвязи, телевидения, с одной стороны, и полученными первыми клиническими данными о повреждающем действии ЭМП на организм человека — с другой. Первые предельно допустимые уровни воздействия ЭМП были приняты в Советском Союзе уже в 50-е гг. XX в.

 

В настоящее время электромагнитное загрязнение окружающей среды является объективной реальностью и приобретает все большие масштабы. Линии электропередачи, подстанции, радиопередающие центры вещания и связи (в том числе мобильной и сотовой), радары ГАИ, электротранспорт, радиолокационные станции, технологическое, медицинское, научное оборудование, электробытовые приборы, компьютеры — это далеко не полный перечень источников ЭМП. Особенно актуальна проблема электромагнитного загрязнения окружающей среды в крупных городах, для которых характерна насыщенность разнообразными источниками ЭМП и высокая плотность населения.

 

Медицинскими исследованиями убедительно показано, что систематическое воздействие ЭМП определенных уровней может вызывать нарушения в нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной системах. Установлено отрицательное влияние фактора на иммунитет, половую функцию, систему крови, показана способность ЭМП ухудшать адаптацию живого организма к другим неблагоприятным факторам. Получены некоторые свидетельства генетических и онкологических эффектов электромагнитных излучений.

 

Общие физические характеристики ЭМП

 

Электромагнитное поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. ЭМП, являясь видом материи, обладает массой, энергией и импульсом, которые перемещаются в пространстве в виде электромагнитных волн.

 

Основными параметрами электромагнитных волн являются частота f (МГц), длина волны l (м) и скорость распространения c (м/с), связанные соотношением

 

f = c/l.

 

Это соотношение справедливо для свободного пространства, где распространение волны происходит со скоростью света c =3× 108 м/с.

 

Естественный электромагнитный фон и его значение в жизнедеятельности человека

 

Эволюция всех форм живой материи на Земле с момента ее зарождения протекала на фоне действия естественного электромагнитного излучения. Как любой экологический компонент, ЭМП естественного происхождения участвуют в формировании живой материи, т. е. наряду с другими воздействующими факторами играют роль определенного регулятора в эволюции живого вещества. Жизнь протекает в постоянной подстройке внутренних электрических процессов и биологических ритмов живых организмов к изменениям естественного электромагнитного фона.

 

Основными естественными электромагнитными полями являются атмосферное электричество, постоянное магнитное поле Земли и геомагнитные поля, возникающие при взаимодействии земного магнитного поля с межпланетной средой. Атмосферное электричество — это электрические явления в земной атмосфере. В воздухе всегда имеются положительные и отрицательные электрические заряды — ионы, которые возникают под действием лучей радиоактивных веществ, космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. Ионы подвижны и поэтому могут переносить электрические заряды, т. е. создают электропроводность воздуха. Земной шар заряжен отрицательно; между ним и атмосферой имеется большая разность потенциалов. Электростатическое поле атмосферы обусловлено совокупным действием электрических зарядов, находящихся на земной поверхности, и объемных зарядов в атмосфере. Для электростатического поля атмосферы характерны суточные и годовые изменения. Напряженность электростатического поля резко возрастает в период грозовой деятельности. Физически природа атмосферного электричества обусловлена колебаниями поверхностей заряженных капель с одной стороны, и их дроблением и коагуляцией (слияние мелких капель в более крупные) с другой. Излучают ЭМП различные светящиеся объекты, имеющие, как правило, плазменное происхождение (“огни св. Эльма”, “огненные шары” при извержении вулканов).

 

Постоянное магнитное поле Земли генерируется токами, текущими на глубинах гораздо ниже земной коры. Величина геомагнитного поля меняется по земной поверхности от 35 мкТл на экваторе до 65 мкТл вблизи полюсов. Солнечная активность и связанные с ней возмущения межпланетной среды генерируют изменяющиеся во времени магнитные поля общепланетарного масштаба главным образом в ультранизкочастотном диапазоне. Пульсации геомагнитного поля в частотной области 0,001–10 Гц часто наблюдаются по всему земному шару с амплитудами 0,1–100 мкТл.

 

В конце 50-x – начале 60-х гг. XX в. обратили внимание на существование взаимосвязи между геологической активностью земной коры и появлением электромагнитного фона (литосферный земной ЭМ фон).

 

Биологический электромагнитный фон

 

Биологические объекты, как и другие физические тела, при температуре выше 0° К излучают ЭМП в диапазоне 10 кГц–100 ГГц. Это объясняется тем, что субстанции, содержащиеся в теле человека, излучают энергию, вследствие хаотического движения зарядов — ионов. Для биологического тела с температурой 300° К такое излучение происходит наиболее интенсивно в инфракрасном диапазоне частот (мощность излучения составляет »  10 мВт/см2, что для взрослого человека »  100 Вт). Тепловое излучение инфракрасного диапазона не является чисто гармоническим и промодулировано различными биологическими процессами, происходящими в организме, что используется в медицине для диагностики заболеваний внутренних органов человека.

 

Характеристика основных источников ЭМП

 

Устройства, создающие электромагнитные поля, используются практически во всех направлениях профессиональной деятельности человека и в быту.

 

Источники постоянных магнитных полей находят широкое применение в металлургических процессах. При всем разнообразии технологий, общим для них является использование электролизных ванн, в которые по шинопроводам подается постоянный ток большой силы. Кроме систем шинопроводов, магнитное поле создается непрерывно распределенными токами внутри электролизных ванн, а также вторичными источниками магнитного поля — ферромагнитными элементами.

 

Источниками статических электрических полей являются электризующиеся диэлектрические материалы, установки постоянного тока и воздушные высоковольтные линии (ВЛ) постоянного тока. Заряды статического электричества возникают при производстве и эксплуатации изделий из полимерных материалов, транспортировке сыпучих материалов, сжиженных газов и нефтепродуктов, смешении композиций в смесительном оборудовании, переработке расплавов полимеров литьем под давлением.

 

Трение и деформация изделий практически всегда сопровождаются электризацией поверхности, которая усиливается вследствие интенсификации технологических процессов, увеличения мощности агрегатов. Воздействию интенсивных статических электрических полей могут подвергаться люди, работающие в целлюлозно-бумажной промышленности, в прядильно-ткацком производстве. При высоких уровнях статических электрических полей и низкой относительной влажности возникают электрические разряды, вызывающие болевые ощущения.

 

Источником постоянных электрических полей являются высоковольтные линии постоянного тока. Пока применение техники передачи электроэнергии постоянным током в единой энергетической системе России не получило широкого применения. Имеются лишь опытные линии электропередачи (ЛЭП) (например, Экибастуз – центр), но использование передач и поставок постоянного тока в ЕЭС России и других стран перспективно. Вблизи ЛЭП постоянного тока необходимо учитывать эффекты, которые связаны с объемными зарядами, создаваемыми короной на проводах, и заполняющими все пространство от проводов до земли. В силу этого наблюдается значительное увеличение напряженности электрического поля вблизи Земли, зарядка изолированных объектов до высокого напряжения и повышение концентрации ионов у земли.

 

В спектре частот 0–50 Гц наиболее значимыми являются магнитные поля, генерируемые электрифицированным транспортом, оборудованием контактной сварки и электромагнитные поля, создаваемые электроэнергетическими системами.

 

Большинство электрифицированных транспортных систем России работают на постоянном токе. Питание подводится, как правило, через подвесной провод. Магнитные поля, создаваемые электротранспортом, отличаются от почти синусоидальных магнитных полей промышленной частоты тем, что являют собой сложную смесь иррегулярных изменений квазипостоянного магнитного поля (0–0,01 Гц) и колебаний с более высокими частотами (0,01–50 Гц) с наибольшими амплитудами в области частот менее 15 Гц. Измерения показали, что водители трамваев и троллейбусов, машинисты поездов метрополитена и электролокомотивов, а также пассажиры электротранспорта подвергаются воздействию импульсных магнитных полей широкого спектра частот. Биологические эффекты их практически не исследованы. В различных отраслях промышленности применяется контактная сварка переменным током частотой 50 Гц (точечная, шовная, рельефная, стыковая и их разновидности). Эксплуатация оборудования контактной сварки сопровождается созданием на рабочих местах сварщиков ряда неблагоприятных факторов, одним из которых является магнитное поле частотой 50 Гц. Основными источниками ЭМП являются сильноточные цепи, т. е. элементы вторичной цепи сварочного трансформатора.

 

Электромагнитные поля частотой 50 Гц создаются электроэнергетическими системами. Электроэнергетической системой называется совокупность источников, потребителей электрической энергии, связанных между собой электрической сетью. Наиболее сильные поля промышленной частоты регистрируются на подстанциях, вблизи высоковольтных ЛЭП, в непосредственной близости от мощных электрических устройств (генераторов, двигателей, трансформаторов и др.).

 

Высокие уровни индукции ЭМП регистрируются в машинных залах ТЭЦ в непосредственной близости от оборудования статорных цепей генераторов (выводов статора, ячеек генераторного выключателя, генераторных токопроводов), вблизи ограждающей сетки, в проходах возле указанного оборудования.

 

В диапазоне длинных, средних, коротких и ультракоротких волн работают радиопередающие средства вещания и связи. Воздействию ЭМП указанных спектров частот подвергаются экипажи судов, дежурный персонал радиоцентров, антенщики, занятые ремонтными и профилактическими работами с антенно-мачтовыми сооружениями. В помещениях радиоцентра может регистрироваться вторичное (отраженное) излучение. В аппаратных залах современных радиоцентров уровни ЭМП, как правило, не превышают предельно допустимых значений. Электромагнитные поля более высоких уровней регистрируются на антенных полях, в зонах пребывания персонала, обслуживающего антенно-мачтовые сооружения.

 

Воздействию ЭПМ, создаваемых антенными системами передающих радиоцентров, может подвергаться население, проживающее вблизи радиотехнического объекта (селитебная территория).

 

Электромагнитные излучения диапазона 3–300 МГц широко используются в области радиовещания и связи.

 

Электромагнитные излучения диапазона 300 МГц – 300 ГГц широко используется в промышленных установках различного назначения (радиорелейная, тропосферная, спутниковая системы связи).

 

СВЧ энергия используется в устройствах бытового назначения — микроволновых печах (2450 МГц или l = 12,3 см).

 

Распространенной областью применения СВЧ устройств является радиолокация. Передатчики современных РЛС как правило эффективно экранированы и не создают в процессе эксплуатации высоких уровней ЭМП на рабочих местах. Источниками наиболее интенсивного электромагнитного излучения в радиотехнических системах являются антенны различного конструктивного исполнения.

 

Антенны радиолокационных станций в зависимости от своего назначения излучают в окружающее пространство ЭМП различных частотных диапазонов с разнообразной длительностью импульсов и частотой их повторения.

 

В настоящее время интенсивно развиваются системы сухопутной подвижной радиосвязи. В России наибольшее распространение получили сети транкинговой радиотелефонной и сотовой подвижной связи.

 

Базовые станции систем подвижной связи имеют большое количество наружных (устанавливаемых вне помещения) антенно-мачтовых и фидерных сооружений. В их состав входят: опоры (мачты, башни), собственно антенны, магистральные и распределительные фидеры. Антенны устанавливаются на крышах зданий, расположенных в густонаселенных районах. Практика показывает, что антенны базовых станций не создают высоких уровней излучений в зданиях установки антенн и расположенных напротив.