Електромагнітні випромінювання, джерела, види
На людини в процесі життєдіяльності діють природні магнітні поля (магнітне поле Землі, радіовипромінювання сонця, атмосферну електрику), а також штучні електромагнітні поля. Якщо природне електромагнітне поле залишається практично постійним протягом тисячоліть, то рівень штучних електромагнітних полів сильно виріс за останні десятиліття.
Джерелами штучних електромагнітних полів є: електромагнітні поля низькочастотного діапазону, які використовуються в промисловому виробництві (термічна обробка); високочастотні поля (радіозв'язок, медицина, ТВ, радіомовлення); електромагнітні поля НВЧ-діапазону (радіолокація, навігація, медицина, стільниковий зв'язок), і т. д.
Застосування електромагнітних полів в промисловості значно покращує умови праці, однак, при цьому виникає ряд проблем щодо захисту персоналу від їх впливу. Електромагнітні поля всепроникні, здатні поширюватися зі швидкістю світла і не виявляються органами почуттів. Органи почуттів людини не сприймають електромагнітні поля в розглянутому діапазоні частот, людина не може сам контролювати рівень випромінювання і оцінити небезпеку, що загрожує.
Ступінь впливу електромагнітних полів на людину залежить від інтенсивності випромінювання, частоти і часу дії.
Тривала дія на людину електромагнітних полів великої інтенсивності викликає досить сильне стресовий стан, підвищену стомлюваність, сонливість, порушення сну, головний біль, гіпертонію, болі в області серця. Вплив полів надвисоких частот може викликати зміну в крові, захворювання очей.
Види і джерела електромагнітних випромінювань.
Сукупність електричного і магнітного полів називається електромагнітним полем (ЕМП). Електромагнітні випромінювання (ЕМВ) представляють собою поширюються в просторі з кінцевою швидкістю взаємопов'язані і не можуть існувати одне без одного змінні електричні і магнітні поля. Вони володіють хвильовими і квантовими властивостями.
До хвильовим властивостям відносять швидкість поширення ЕМІ в просторі (С), частоту коливань поля (f) і довжину хвилі (# 955;). Швидкість поширення всіх видів ЕМВ дорівнює в атмосфері приблизно 300000 км в сек.
Джерела ЕМП природні: атмосферну електрику, космічні промені, випромінювання сонця. Штучні: генератори, трансформатори, антени, лазерні установки, мікрохвильові печі, монітори комп'ютерів і ін. Джерела електромагнітних полів промислової частоти - це всі електричні прилади, лінії електропередач.
Змінна ЕМП є сукупністю двох взаємопов'язаних полів: електричного (Е, В / м) і магнітного (Н, A / м).
Характеристики ЕМП: довжина хвилі # 955 ;, [м]; частота коливань f, [Гц]; швидкість поширення С, м / с.
Довжина електромагнітних хвиль буває найрізноманітнішою: від значень порядку 103 м (радіохвилі) до 10-8 см (рентгенівські промені). Світло складає незначну частину широкого спектра електромагнітних хвиль. Проте саме при вивченні цієї малої частини спектру були відкриті інші випромінювання з незвичайними властивостями.
Принципової різниці між окремими випромінюваннями немає. Всі вони являють собою електромагнітні хвилі, що породжуються прискорено рухомими зарядженими частинками. Виявляються електромагнітні хвилі в кінцевому рахунку за їх дії на заряджені частинки. Межі між окремими областями шкали випромінювань досить умовні.
Випромінювання різної довжини хвилі відрізняються один від одного за способом їх отримання (випромінювання антени, теплове випромінювання, випромінювання при гальмуванні швидких електронів і ін.) І методам реєстрації.
Всі перераховані види електромагнітного випромінювання породжуються також космічними об'єктами і успішно досліджуються за допомогою ракет, штучних супутників Землі і космічних кораблів. В першу чергу це відноситься до рентгенівського і гамма-випромінювань, сильно поглинається атмосферою.
У міру зменшення довжини хвилі кількісні відмінності в довжинах хвиль призводять до суттєвих якісних відмінностей.
Випромінювання різної довжини хвилі дуже сильно відрізняються один від одного по поглинанню їх речовиною. Короткохвильові випромінювання (рентгенівське і особливо g-промені) поглинаються слабко. Непрозорі для хвиль оптичного діапазону речовини прозорі для цих випромінювань. Коефіцієнт відбиття електромагнітних хвиль також залежить від довжини хвиль. Але головна відмінність між довгохвильовим і короткохвильовим випромінюваннями в тому, що короткохвильове випромінювання виявляє властивості частинок.
Отримують за допомогою коливальних контурів і макроскопічних вібраторів.
Властивості: Радіохвилі різних частот і з різними довжинами хвиль по-різному поглинаються і відбиваються середовищами, виявляють властивості дифракції та інтерференції.
Застосування: Радіозв'язок, телебачення, радіолокація.
Інфрачервоне випромінювання (теплове)
f = 3 * 1011- 4 * 1014 Гц
Випромінюється атомами і молекулами речовини. Інфрачервоне випромінювання дають всі тіла при будь-якій температурі. Людина випромінює електромагнітні хвилі c довжиною хвилі # 955; = l, 9 * 10-6 м.
1. Проходить через деякі непрозорі тіла, також крізь дощ, серпанок, сніг.
2. Виробляє хімічну дію на фотопластинки.
3. Поглинаючись речовиною, нагріває його.
4. Викликає внутрішній фотоефект у германію.
6.Способно до явищ інтерференції і дифракції.
Реєструють тепловими методами, фотоелектричними та фотографічними.
Застосування: Отримують зображення предметів в темряві, приладах нічного бачення (нічні біноклі), тумані. Використовують в криміналістиці, в фізіотерапії, в промисловості для сушіння пофарбованих виробів, стін будинків, деревини, фруктів.
Частина електромагнітного випромінювання, що сприймається оком (від червоного до фіолетового):
Властивості: Відображається, поламаний, впливає на око, здатне до явищ дисперсії, інтерференції, дифракції.
f = 8 * 1014-3 * 1015 Гц (більше, ніж у фіолетового світла).
Джерела: газорозрядні лампи з трубками з кварцу (кварцові лампи).
Випромінюється усіма твердими тілами, у яких t> 1000 º, а також світяться парами ртуті.
Властивості: Висока хімічна активність (розкладання хлориду срібла, свічення кристалів сульфіду цинку), невидимо, велика проникаюча здатність, вбиває мікроорганізми, в невеликих дозах благотворно впливає на організм людини (засмага), але у великих дозах чинить негативний біологічний вплив: зміни в розвитку клітин і обміні речовин, дія на очі.
Застосування: В медицині, в промисловості.
Випромінюються при великому прискоренні електронів, наприклад їх гальмування в металах. Отримують за допомогою рентгенівської трубки: електрони у вакуумній трубці (p = 10-3-10-5 Па) прискорюються електричним полем при високій напрузі, досягаючи анода, при зіткненні різко гальмуються. При гальмуванні електрони рухаються з прискоренням і випромінюють електромагнітні хвилі з малою довжиною (від 100 до 0,01нм).
Властивості: Інтерференція, дифракція рентгенівських променів на кристалічній решітці, велика проникаюча здатність. Опромінення у великих дозах викликає променеву хворобу.
Застосування: В медицині (діагностика захворювань внутрішніх органів), в промисловості (контроль внутрішньої структури різних виробів, зварних швів).
f = 3 * 1020 гц та більш.
Джерела: атомне ядро (ядерні реакції).
Властивості: Має величезну проникаючу здатність, робить сильний біологічний вплив.
Застосування: В медицині, виробництві (g-дефектоскопія).
Види іонізуючого випромінювання:
- альфа-випромінювання (ядра гелію);
- бета-випромінювання (електронне та позитронне);
- гамма-випромінювання (фотонное або електромагнітне).
Радіоактивний розпад супроводжується випромінюванням, властивим тільки даному ізотопу: вуглець 14 і стронцій 90 - бета-активні, а йод 131 - бета- і гамма-активний.
Всі радіоактивні речовини мають свій період напіврозпаду, який є незмінним і притаманний лише даному ізотопу: йод 131 - 8,04 доби; цезій 137 - 30 років; стронцій 90 - 90 років; уран 238 - 4,5 млрд. років.
Радіоактивне випромінювання характеризується:
1.Пронікающей здатністю - відстанню, на яке іонізуюче випромінювання проходить в тіло.
Альфа-частинки мають пробіг в повітрі 2 - 9 см, в тканини живого організму вони проникають на частки міліметра; бета-частинки мають пробіг в повітрі 15 м, в тканинах - 1 - 2 см; гамма-випромінювання поширюється зі швидкістю світла і має велику проникаючу здатність, яку можуть послабити тільки бетонна або свинцева стіна.
2.Іонізірующей (ушкоджує) здатністю.
Дуже небезпечні альфа-промені при попаданні всередину організму з водою, повітрям, їжею. Поглинена доза - величина енергії іонізуючого випромінювання, поглинена тілом або речовиною (Рад).
Біологічний еквівалент Рентгена застосовується для оцінки шкідливої дії різних видів іонізуючого випромінювання при впливі на біологічний об'єкт (бер).
При рівній поглиненої дози альфа-частинки дають більший ушкоджує ефект, ніж інші види іонізуючого випромінювання.
За інших рівних умов доза іонізуючого випромінювання тим більше, чим більше час опромінення, тобто доза з часом накопичується. Доза, віднесена до часу впливу, називається рівнем радіації і вимірюється в рентгенах на годину (Р / год).
Зовнішнє випромінювання діє на весь організм людини.
Фонове опромінення організму людини складається з природного радіаційного фону Землі (космічне випромінювання, випромінювання від знаходяться в грунті, будматеріалах, в воді і повітрі природних радіоактивних елементів; випромінювання від радіоактивних природних елементів, які з їжею і водою потрапляють всередину організму, фіксуються в тканинах і зберігаються в тілі людини все життя) і штучних джерел опромінення (в медицині - рентген, флюорограма, лазер; в промисловості - підприємства ядерно-паливного циклу; в побуті - комп'ютери, ті левізори, годинник з світяться циферблатами).
Середня доза опромінення від усіх природних джерел - 200 мР / год, від штучних джерел 150 - 300 мР / год. В цілому фонове опромінення становить 500 мР / год.
При польоті в літаку на висоті 8 км додаткове опромінення становить 1,35 мкР / год.
Кольоровий телевізор на відстані 2,5 метра від екрану випромінює 0,0025 мкР / год, 5 см. Від екрана - 100 мкР / год.
Середня еквівалентна доза опромінення при медичних дослідженнях 25 - 40 мкР / год.
Вплив електромагнітних випромінювань на людину.
Вплив електромагнітних полів (ЕМП) на людину залежить від інтенсивності поля, довжини хвилі, часу впливу і функціонального стану організму.
Від довжини хвилі залежить глибина проникнення поля в живий організм. Довгохвильові ЕМП проникають глибоко в організм, піддаючи впливу спинний і головний мозок. ЕМП НВЧ діапазону свою енергію витрачають, в основному, в поверхневому шарі шкіри, приводячи до теплового впливу. Від цього найбільше страждають органи, не захищені жировим шаром, бідні кровоносними судинами (очі, мозок, нирки, жовчний і сечовий міхур, насінники). Надлишкова теплота відводиться з організму завдяки терморегуляції. Однак, починаючи з певної величини, званої тепловим порогом, організм не справляється з відведенням утворюється теплоти і температура тіла підвищується. При цьому значення теплового порога тим нижче, чим вище частота ЕМП. Наприклад, для хвиль дециметрового діапазону теплової поріг 40 мВт / см2, а для міліметрових хвиль - 7 мВт / см2.
Постійний вплив ЕМП призводить до функціональних розладів нервової, ендокринної та серцево-судинної систем, у людини знижується кров'яний тиск, сповільнюється пульс, гальмуються рефлекси, змінюється склад крові. Тепловий вплив може привести до перегріву тіла і окремих органів, порушення їх функціональної діяльності. ЕМП НВЧ діапазону призводять до теплової катаракті (помутніння кришталика ока). Суб'єктивно прояв впливу ЕМП виражається в підвищеній втомлюваності, головного болю, дратівливості, задишки, сонливості, погіршення зору, підвищення температури тіла.
Допустимі рівні впливу ЕМП наведені в ГОСТ12.1.006-84 "Електромагнітні поля радіочастот. Допустимі рівні на робочих місцях і вимоги до проведення контролю". ГОСТ12.1.006-84 встановлює гранично допустимі значення щільності потоку енергії електромагнітного поля.
Гранично допустимі значення щільності потоку енергії електромагнітного поля складають - 25мкВт / см2 протягом 8 годин, 100мкВт / см2 протягом 2 годин, при цьому максимальне значення не повинно перевищувати 1000мкВт / см2.
ЕМП з частотою від 60 кГц до 300 МГц нормуються окремо по електричної і по магнітної складової, так як на цих частотах на людину діють незалежно один від одного електричне та магнітне поле. Для полів НВЧ діапазону (300 МГц - 300 ГГц) нормують гранично-допустиму щільність потоку енергії, яка не повинна перевищувати 10 Вт / м2.
Якщо значення ЕМП на робочих місцях перевищують допустимі, то необхідно передбачити відповідні способи захисту людини.
За часів СРСР на військових заводах, в НДІ, КБ, люди пов'язані з високочастотним випромінюванням отримували: 15% надбавку за шкідливість, скорочений робочий день, скорочення віку виходу на пенсію.
Чутливість організму до високочастотного випромінювання починається при рівнях багато менше теплового впливу. Починаючи порядку часткою мікроват на сантиметр квадратний; до одиниць милливатт триває фаза пригнічення організму, далі настає фаза стимуляції - поліпшення під впливом високочастотного випромінювання загального стану організму або чутливості його окремих органів, а на щільності більше 10 мВт / см2 знову настає фаза пригнічення організму ».
По впливу на організм людини високочастотне випромінювання умовно ділиться на два види:
1) Теплове - за рахунок нагріву тканин організму людини, проявляється на великих рівнях випромінювання. Найбільш схильні до теплового впливу очі (кришталик) і яєчка у чоловіків. Це пов'язано з тим, що в цих органах мало кровоносних судин, тому з-за вкрай низького тепловідведення очі і яєчка уражаються в першу чергу.
Під впливом іонізуючого випромінювання в організмі людини спостерігаються зміни:
1. Первинні (виникають в молекулах тканини і живих клітинах);
2. Порушення функцій всього організму.
Захист від впливу електромагнітних випромінювань.
Захист людини від несприятливого біологічної дії ЕМП будується за такими основними напрямками: організаційні заходи; інженерно-технічні заходи; лікувально-профілактичні заходи.
До організаційних заходів щодо захисту від дії ЕМП належать: вибір режимів роботи випромінює устаткування; розробка нормативних актів, що регламентують допустимий рівень випромінювання; обмеження місця і часу перебування в зоні дії ЕМП (захист відстанню і часом); позначення і огородження зон з підвищеним рівнем ЕМП.
Для кожної установки, що випромінює електромагнітну енергію, повинні визначатися санітарно-захисні зони в яких інтенсивність ЕМП перевищує ПДК. Межі зон визначаються розрахунково для кожного конкретного випадку розміщення випромінюючої установки при роботі їх на максимальну потужність випромінювання і контролюються за допомогою приладів. Інженерно-технічні захисні заходи будуються на використанні явища екранування електромагнітних полів безпосередньо в місцях перебування людини. Від електричного поля промислової частоти, що створюється системами передачі електроенергії, здійснюється шляхом встановлення санітарно-захисних зон для ліній електропередачі і зниженням напруженості поля в житлових будинках і в місцях можливого тривалого перебування людей шляхом застосування захисних екранів. Захист від магнітного поля промислової частоти практично можлива тільки на стадії розробки вироби або проектування об'єкта.
Основні вимоги до забезпечення безпеки населення від електричного поля промислової частоти, що створюється системами передачі і розподілу електроенергії, викладені в Санітарних нормах і правилах «Захист населення від впливу електричного поля, що створюється повітряними лініями електропередачі змінного струму промислової частоти» № 2971-84.
Ці стандарти оновлюються кожні три роки.
У зв'язку з бурхливим розвитком техніки, електроніки рівень штучних електромагнітних полів сильно виріс за останні десятиліття. Практично всі ми знаходимося в умовах одночасного впливу електромагнітних полів, іонізуючих випромінювань, хімічних речовин та інших несприятливих факторів зовнішнього середовища. В результаті спільної дії всіх цих факторів процеси в організмі протікають інакше, ніж вони протікали б при впливі тільки природних магнітних полів (магнітне поле Землі, радіовипромінювання сонця, атмосферну електрику). Традиційно при розгляді біологічних ефектів від електромагнітного поля вважалося, що основним механізмом впливу є "теплове" ураження тканин. Виходячи з цього, і розроблялися стандарти безпеки у багатьох країнах. Однак останнім часом з'являється все більша кількість доказів, що існують інші шляхи взаємодії електромагнітного поля живого організму при інтенсивності поля недостатніх для теплових впливів. У числі віддалених проявів цих впливів і ракові, і гормональні з болевания, і багато іншого.
1. Радіаційна аварія?
2. Радіаційне ураження?
3. Види електромагнітних випромінювань?
4. Захист від електромагнітного випромінювання?