2.9.9.  Основи  електромагнітної екології

Поняття про фізико-хімічні забруднення. Фізичні характе- ристики випромінювань, їх склад. Загальна характеристика неіонізуючих випромінювань, їх  біологічна дія.  Лазерне випро- мінювання. Нормативи дії неіонізуючих електромагнітних ви- промінювань на  людину та захист від них. Іонізуючі випромі- нювання. Види  радіоактивних випромінювань. Одиниці виміру.


Джерела випромінювань, що іонізують довкілля, методи  їх реє- страції. Дія радіоактивних випромінювань на організм людини, тварин, рослин. Дозові межі випромінювань і засоби захисту від них. Критичні групи органів, їх чутливість до випромінювань. Засоби захисту від радіогенетичних пошкоджень. Радіопротек- тори,  їх види та дія.

На екологічний стан довкілля впливають не тільки речовинні фактори,  а й не речовинні – різноманітні польові форми матерії. Як правило, – це електромагнітні випромінювання, які можуть вплива- ти на хімічну будову речовини, і передусім живої. Тобто це фізичні фактори, але їх дія проявляється на молекулярному, хімічному рівні і тому їх виділяють  в групу фізико-хімічних забруднень.  До цих за- бруднень відносять електромагнітні, радіоактивні випромінювання, що мають фізичну  природу  походження.  Проте  результат  їх дії на живі об’єкти виявляється у вигляді  хімічних  реакцій,  в результаті яких утворюються  в клітинах організму речовини, що порушують природні, нативні  процеси в ньому. Це різноманітні радикали,  спо- луки ксенобіотичного характеру дії, які утворюються безпосередньо в клітинах.

Електромагнітні поля виникають  при роботі радіо-, телепере- давачів, радіолокаторів, при проходженні  електричного струму  по лініях електропередач (ЛЕП) промислового або побутового призна- чення. Випромінювання можуть  бути природного  або антропоген- ного походження.  До випромінювань природного  походження ор- ганізм адаптувався,  а штучні випромінювання дуже різноманітні за фізичними характеристиками і пристосування до них за короткий термін неможливе.

Незалежно від походження всі випромінювання, при переви- щенні  гранично  допустимого  рівня  (ГДР), негативно  впливають на живі організми, змінюючи насамперед біохімічні властивості та склад  клітин,  геномний  апарат.  Найбільш  розповсюджені неіоні- зуючі небезпечні  джерела  випромінювань – електричне,  магнітне, електромагнітне, гравітаційне  поля штучного походження.

Навколо Землі існує електричне поле напруженістю близько 130

В/м,  яке зменшується від середніх широт до полюсів та екватора і з віддаленням від земної поверхні. Спостерігаються періодичні річні, добові та інші варіації  його величин,  особливо  при зміні погодних умов – опади, гроза, посуха, вітри, пилові  бурі. Земне  електричне


поле впливає  на самопочуття,  стан здоров’я людей, тварин, діє воно і на рослини. Але все живе пристосувалось до нього.

Магнітне поле біля планети захищає все живе від дії шкідливих та небезпечних космічних випромінювань, виконуючи  роль невиди- мого щита.

Його напруженість збільшується від 33,4 А/м (0,42 Е) на еквато- рі до 55,7 А/м (0,70 Е) на полюсах. Ці величини  коливаються з пері- одами відповідно до сонячної активності  – 7-, 11-, 90-, 200-річними циклами та залежать від активності  Сонця (магнітні  бурі).

Електромагнітне поле Землі  також має певну енергію і поширю- ється у вигляді електромагнітних хвиль, довжина яких залежить  від активності  випромінювання Сонця  в діапазоні від 10 МГц до 10 гГц. Цей діапазон включає в себе інфрачервоне (ІЧ), видиме, ультрафіо- летове (УФ)  випромінювання, яке поділяють  на два піддіапазони  – м’яке (МУФ) та жорстке  (ЖУФ), яке за властивостями близьке  до рентгенівського та гамма-випромінювань – дуже небезпечні.

Головними параметрами електромагнітних випромінювань (ЕМВ) є: довжина хвилі (λ) частота коливань  (ν), швидкість  поши- рення  (V). Енергію  (Е),  яку переносять  електромагнітні хвилі, ви- значає формула: Е=hν, де h – постійна Планка (h=6,625.10-34 Дж×с).

Отже, чим вище частота ЕМВ, тим більше енергія, менше до- вжина хвилі і тим небезпечніше випромінювання. Щоб на селітебній території інтенсивність ЕМВ  була безпечною,  їх джерела  – теле- радіопередавачі,  локатори,  антени радіорелейних ліній зв’язку роз- міщують з урахуванням гранично допустимих рівнів електромагніт- ної енергії, про що свідчать дані табл. 23.

Таблиця 23

Гранично допустимі рівні ЕМВ на селітебних територіях

 

 

Діапазон ЕМВ

Частота ЕМВ (довжина хвиль) діапазону

 

ГДР енергії ЕМВ

Довгі хвилі

30-3000 кГц (10-1)  км

20 В/м

Середні хвилі

0,3-3,0 МГц (1,0-0,1) км

10 В/м

Короткі хвилі

3,0-30 МГц (100-10) м

4 В/м

Ультракороткі хвилі

30-300 МГц (10-1)  м

2 В/м

Мікрохвилі (цілодобове опромінення)

300 МГц-300 гГц

(1 м-1 мм)

 

5 мкВт/см2


Першим спеціалістом, який звернув увагу на необхідність ви- вчення  дії електромагнітних хвиль на людину, був лікар П.І. Іжев- ський. Ще у 1900 р. він захистив  дисертацію на тему «Вплив  елек- тричних хвиль на організм людини».

Широке  розповсюдження радіолокаторів та гостронаправлених антен кругового огляду, антен мобільних телефонів  значно сприяло підвищенню інтенсивності ЕМВ зверхвисокочастотного діапазону. Тому  тепер  кажуть  про  електромагнітне  забруднення – електро- нний смог, який не менш шкідливий за речовинний.

Для зниження рівня шкідливої  дії ЕМВ необхідні санітарно- захисні зони, характеристики яких наведені в табл. 24.

Таблиця 24

Розміри СЗЗ для джерел електромагнітного випромінювання

 

Потужність джерела

ЕМВ, кВт

 

Діапазон ЕМВ

 

Ширина  СЗЗ, м

 

Мала – до 5

Довгохвильовий Середньохвильовий Короткохвильовий

10

20

175

 

Середня – 5–25

Довгохвильовий Середньохвильовий Короткохвильовий

10–75

20–150

175–400

 

Велика – 25–100

Довгохвильовий

Середньохвильовий

75–480

150–960

 

Дуже велика – понад 100

Довгохвильовий Середньохвильовий Короткохвильовий

Понад 480

Понад 960

Понад 2500

Поглинання енергії у НВЧ-діапазоні біологічним об’єктом зале- жить від форми і розмірів його тіла, орієнтації в електромагнітному полі, від довжини хвилі, а також електричних властивостей тканин. Опромінення електромагнітним полем великої  інтенсивності  може призвести до руйнівних змін в тканинах, органах. При інтенсивності

20 мкВт/см2  спостерігається зменшення  частоти пульсу, зниження артеріального  тиску,  збільшення температури тіла, нервові  розла- ди. При 6 мВт/см2  помічені зміни в статевих залозах, складі крові, умовно-рефлекторній діяльності,  клітинах  печінки, корі головного мозку.  При  інтенсивності  в один Вт/см2 – втрата  зору. Важкі  по- разки виникають тільки в аварійних випадках і зустрічаються вкрай


рідко. На ранніх стадіях порушення  в стані здоров’я носять зворот- ний характер.

Небезпечними є високовольтні лінії електропередач (ЛЕП), для яких, відповідно  до СанПіН (N2971-84), встановлені гранично  до- пустимі рівні напруженості  електричного поля: всередині житлових будинків  – 0,5 В/м,  на селітебних  територіях  – не більш 1 В/м,  в населених пунктах поза житловою  забудовою, зелених зонах, садах, городах – не більше 5 В/м,  на ділянках  перетинання ЛЕП з автомо- більними шляхами  1–4 категорій – не більше 10 В/м, в ненаселеній місцевості  – 15, на спецтериторіях – не більш 20 В/м.  На терито- ріях, де ГДР  – випромінювання перевищує  1 В/м,  встановлюють санітарно-захисні зони (СЗЗ) по обидві сторони від ЛЕП: 20 м – для ЛЕП із напругою 330 кВ, 30м – 500 кВ, 40 м – при 750 кВ і 55 м – для ЛЕП  із напругою 1150 кВ. На території  СЗЗ для ЛЕП  із напругою

750 кВ забороняється проведення  сільськогосподарських, інших робіт особами  молодше  18 років. Неприпустимо, щоб житлові  бу- динки, навчально-виховні заклади  знаходилися в таких зонах. При потужності 1000 В/м  виникає  головний біль, сильне стомлення,  не- врози.  Помічено,  що в смузі потужних  ЛЕП  припиняється розви- ток рослин дерев, чагарників, такі території обминають тварини. За- хистом від цього виду забруднень можуть служити металеві плівки, пластини, тому що вони поглинають енергію випромінювання.

Негативний вплив  випромінювань пояснюється молекулярною будовою організму. Встановлено,  що поглинання енергії молекулами води на частоті один ГГц складає  50% загальних  втрат енергії мікро- хвиль, на частоті 10 гГц – 90 %, а на частоті 30 гГц – близько 98 %, що супроводжується розігріванням – тепловим ефектом. Незвична тепло- ва дія НВЧ  (надвисокочастотних) випромінювань була виявлена при їх впливі на око. Температура в його прозорих  середовищах збільшу- валася значно швидше, ніж у навколишніх тканинах тому, що в цьому органі майже немає судин, а отже, охолодження кров’ю неможливе. У зв’язку з цим може виникнути катаракта  кришталика, яка пов’язана з термокоагуляцією білків.  Незвичайність термічної  дії мікрохвиль, із вираженими патологічними змінами,  виявлена також  і в сім’яниках чоловіків, що може сприяти статевій стерильності. Поразки сім’яників при ДВЧ-опромінюванні відзначалися при підвищенні  в них темпе- ратури до 35ОС, а при впливі інфрачервоних променів спостерігалося підвищення температури до 42-43О С. НВЧ-поле викликає також по- разку яєчників у жінок. Під впливом інтенсивних ДВЧ-полів у людей і


тварин розвиваються розлади практично всіх життєво важливих  орга- нів і систем організму. Електромагнітні поля, як і радіоактивні випро- мінювання, органами почуттів людини, крім світла, не сприймаються. Їх реєструють,  вимірюють спеціальними приладами.  Ступінь  забруд- нення довкілля оцінюють напруженістю поля у вольтах на метр (В/м). Для ЕМП, як і для інших шкідливих  чинників,  встановлені гранично допустимі рівні (ГДР). Всередині житлових  помешкань їх ГДР не по- винен перевищувати 0,5 В/м,  на територіях  житлової  забудови  – не більше 1 В/м, поза селітебною (заселеною) зоною територій населених пунктів, а також на території садів, городів – не більше 5, поза терито- ріями населених пунктів – не більш 15, на спецтериторіях, що повинні мати СЗЗ і бути обгороджені – локатори,  потужні теле-, радіопереда- вачі – не більш 20 В/м.

Питання

1.   Що таке польові форми матерії, їх значення в природі?

2.   Що таке  електромагнітні випромінювання, які  їх джерела та фізичні характеристики?

3.   Як  залежить енергія електромагнітного випромінювання від діапазону ?

4.   Що таке електромагнітний смог, в чому  його небезпека?

5.   Охарактеризуйте СЗЗ  для  джерел ЕМВ.