Одним з важливих факторів навколишнього природного середовища, що впливає на якість довкілля, є електромагнітне поле. До природних полів належить електромагнітне поле Землі. Це поле утримує величезну кількість електрично заряджених часток, які створюють оболонку навколо Землі, названу магнітосферою. Від міжпланетного простору магнітосфера відділена так званою магнітопаузою, впродовж якої частки корпускулярних потоків (“сонячного вітру”) обтікають магнітосферу. Під впливом корпускулярних потоків в магнітному полі Землі відбуваються короткочасні зміни, які називаються магнітними бурями. Геомагнітне поле Землі – фактор навколишнього середовища, в умовах якого протікала багатовікова еволюція на планеті. Зміни в геомагнітному полі пов’язані з сонячною активністю. Якщо на сонці відбувся спалах, то в сторону землі виривається потік сонячної плазми. Сонячний вітер, проникаючи в магнітосферу, різко підвищує температуру часток. В верхніх шарах атмосфери частки корпускулярних потоків створюють додаткову іонізацію, яка змінює умови 57 розповсюдження радіохвиль, збуджують свічення, які спостерігаються у вигляді полярного сяйва, та магнітні бурі. Геомагнітне поле, як і гравітація – всепроникаючий та всеоб’ємний фізичний фактор, тому воно неминуче здійснює вплив на процеси, що відбуваються на землі та оточуючому її просторі. Геомагнітне поле діє на всі живі організми, в тому числі і на людину. Так, в періоди магнітних бур збільшується кількість серцево-судинних захворювань, погіршується стан хворих, що скаржаться на гіпертонію. В роки спокійного Сонця відмічається менше інфарктів міокарда, мозкових інсультів, гіпертонічних кризів, зате в роки активного Сонця судинні катастрофи помітно частішали. Бурхливий розвиток науково-технічного прогресу призвів до того, що електромагнітні поля, створені людиною, в окремих районах в сотні разів перевищують середні природні поля. В умовах сучасного міста на організм людини впливають електромагнітні поля, джерелами яких є різні радіопристрої, електрифіковані транспортні лінії та лінії електропередач. Високовольтні повітряні лінії електропередач, призначені для передачі електроенергії на великі відстані (частота 50 Гц), створюють напруженість поля на рівні землі в місцях максимального провисання проводів, під крайніми проводами та зовні на відстані 5 м від ліній проекцій крайніх проводів на землю: при напрузі високовольтної лінії 330 кВ – 2,5–5 кВ/м; 500 кВ – 7–8 кВ/м; 750 кВ – 10–15 кВ/м; 1150 кВ – 20–25 кВ/м. Джерелами високочастотного електромагнітного випромінювання є радіо- і телевізійні станції різного призначення, а також радіотехнічні засоби ЦА, в які входять: − радіоустаткування зовнішнього та внутрішнього зв’язку (зв’язкові, командні та аварійні радіостанції; − радіонавігаційне устаткування (бортові обзорні радіолокатори, доплеровські радіолокатори вимірювання швидкості і кута зносу, радіовисотоміри, радіокомпаси, радіовідстанеміри); − радіоустаткування систем посадки повітряних кораблів (обзорні, диспетчерські та посадкові радіолокатори, радіопеленгатори, радіомаяки). Електромагнітні поля характеризуються напруженостями електричного Е (В/м) та магнітного Н (А/м) полів. Медико-біологічними 58 дослідженнями встановлено, що ступінь діяння ЕМП на людину залежить від діапазону частот поля, інтенсивності та характеру випромінювання (безперервний чи імпульсний) і тривалості дії. Діяння електромагнітних полів, що створюються радіотехнічними об’єктами (РТО), має такі особливості: – термічний ефект; ступінь теплової дії (Дж/с) відповідно Q Е і Q H визначається кількістю тепла, що утворюється в тілі людини при електромагнітному випромінюванні [2]: Q Е = 1,4⋅10 -19 ρ ср f 2 Е 2 , Q H = 1,4⋅10 -15 ρ ср f 2 H 2 , де ρ ср – середній питомий опір тканин, Ом⋅м; f – частота поля, Гц. Термічний ефект з’являється за рахунок того, що ЕМП в середовищах, які проводять електричний струм (до таких відносяться і тканини організму людини), викликають струми іонної провідності та орієнтаційну поляризацію молекул у відповідності з частотою зміни ЕМП. Оскільки в’язкість і сили зчеплення між молекулами перешкоджають коливанням полярних молекул в змінному ЕМП, то при цьому відбувається втрата енергії ЕМП за рахунок поглинання її тканинами. Особливо велике значення має струм зміщення, зумовлений переорієнтацією молекул води. Цей струм і викликає нагрівання тканин організму. Наявність в організмі людини органів із слабо вираженим механізмом терморегуляції (мозок, очі, нирки, жовчний міхур та ін.) призводить до їхньої підвищеної чутливості до електромагнітних випромінювань. Вплив ЕМП, що створюють РТО, залежить від частоти коливань хвилі. З підвищенням частоти (тобто із зменшенням довжини хвилі) негативний вплив на живий організм стає більш суттєвим за рахунок зменшення глибини проникнення мікрохвиль і росту поглинання енергії. Електромагнітне поле довгих хвиль має менший негативний вплив на живий організм, ніж поля коротких та ультрафіолетових хвиль; − кумуляція – тобто можливе накопичення сумарного ефекту від дії ЕМП; − сенсибілізація – підвищення чутливості після слабкого радіоопромінювання при повторних діях; − стимуляція – покращення стану під впливом поля, а потім фаза пригнічення; 59 − дезадаптація – зниження пристосованості організму до інших видів діяння шуму, теплового діяння, іонізуючих випромінювань; − локалізація електромагнітної енергії на певних органах, найбільш чутливими є статеві органи та очі. Наслідком впливу ЕМП можуть бути порушення сну, втомлюваність, роздратованість, головні болі, загальна слабкість, статеве безсилля, порушення менструального циклу, болі в області серця тощо. Електромагнітне поле навкруги будь-якого джерела має три зони: ближню – так звану зону індукції, проміжну – зону інтерференції та дальню – хвильову зону. Для спрямованих випромінювачів із максимальним діаметром випромінювача D дальня зона в головному максимумі випромінювання формується на відстані r≥2D 2 /λ, ближня на відстань r≤D, а проміжна знаходиться в межах D≤r≤2D 2 /λ. В зоні індукції людина або інший біологічний об’єкт піддається дії електричного та магнітного полів, між якими немає певної чіткої залежності. В зоні випромінювання напруженості електричного та магнітного полів співпадають за фазою і виконується умова, коли Е = 377 Н. Інтенсивність σ (Вт/м 2 ) ЕМП в зоні випромінювання оцінюється густиною потоку енергії, що проходить за одиницю часу через одиницю поверхні, перпендикулярної до напрямку поширення хвилі, за допомогою виразу: σ = Р ср G ант /(4πR 2 ), де Р ср – середня потужність передавача, Вт; G ант – коефіцієнт підсилення антени; R – відстань до випромінювача. Коефіцієнт G ант визначається в залежності від геометричних розмірів D випромінювача: При D<λ/2, G ант = 1–1,5; при D>λ/2, G ант = 4πD 2 /λ 2 . Електричні поля (ЕП), що створюються пристроями електропередач змінного струму промислової частоти, можуть також здійснювати негативний вплив на людину та інші об’єкти. До таких пристроїв відносяться повітряні лінії (ПЛ) електропередачі змінного струму промислової частоти (50 Гц), електричні і 60 трансформаторні підстанції, розподільні пристрої, струмопроводи, підземні та підводні кабельні лінії електропередачі та ін. Розрізняють такі види впливу цих полів: - безпосередній вплив, що проявляється при перебуванні в ЕП, причому ефект впливу посилюється із збільшенням напруженості поля і часу перебування в ньому; - вплив електричних розрядів (імпульсного струму), які виникають при дотику людини або іншого об’єкта до незаземлених конструкцій, корпусів машин і механізмів на пневматичному ходу і протяжних провідників або при дотику людини, ізольованої від землі, до рослин, заземлених конструкцій та інших заземлених об’єктів; − вплив струму, який проходить через людину або інший об’єкт, що знаходиться в контакті з ізольованими від землі об’єктами, – струму стікання; − займання або вибух випарів легкозаймистих речовин внаслідок виникнення електричних розрядів при контакті предметів і людей з машинами і механізмами. Вирішуючи проблему нормування електромагнітних випромінювань, учені прийшли до висновку, що граничнодопустимі рівні електромагнітних випромінювань для виробничих умов і захисту населення повинні бути різними. У виробничих умовах вплив ЕМП поширюється на дорослих і фізично здорових людей короткочасно протягом певного часу, а в населених місцях опромінюванню піддаються тривалий час або й цілодобово не тільки дорослі і здорові люди, але також діти, люди похилого віку, хворі, які більш чутливі до несприятливої дії ЕМП. Згідно з Державними санітарними нормами і правилами захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань граничнодопустимі рівні ЕМП, що створюються РТО, поширюються на діапазон частот (табл.1.9). Таблиця 1.9 Перелік діапазонів частот (хвиль) РТО Номер іапа- апазон частот включаючи апазон хвиль включаючи ідний метричний розподіл діапазонів 61 зону нижню та рхню межу) нижню та рхню межу) 5 6 7 8
9
10
11 00 КГц 000 КГц МГц 00 МГц 000 МГц ГГц 00 ГГц 0 3 м 0 2 м 0 м м м м м Кілометрові хвилі (НЧ) Гектометрові хвилі (СЧ) Декаметрові хвилі (ВЧ) Метрові хвилі дуже високої частоти (ДВЧ) Дециметрові хвилі (УВЧ) Сантиметрові хвилі надвисокої частоти (НВЧ) Міліметрові хвилі надзвичайно високої частоти (НЗВЧ)
Для діапазонів 5–8 частоти граничнодопустимі рівні (ГДР) напруженості електричного поля наведені в табл.1.10. Для порівняння в колонці 6 наведені ГДР для виробничих умов.
Таблиця 1.10 Гранично допустимі рівні електромагнітних полів РТО діапа- ну Метричний розподіл діапазонів астота, МГц на хвиль, м аселення Р,Вт/м иробничих ов ГДР 5 6 7 8 Кілометрові хвилі (низькі частоти, НЧ) Гектаметрові хвилі (середні частоти, СЧ) Декаметрові хвилі (високі частоти, ВЧ) Метрові хвилі (дуже високі 30...0,3
,3...3
3...30
0...300 ...10 3
..100
0...10
0...1 25
15
31gλ
3 –
500
300
80 частоти, ДВЧ)
Примітка. Наведені діапазони виключають нижню і включають верхню межу частоти.
Для виробничих умов граничнодопустима густина потоку енергії σ доп в діапазоні частот 300 МГц...300ГГц залежить від допустимого енергетичного навантаження W: σ доп = W/T, де W = 20 Вт⋅год/м 2 – енергетичне навантаження для антен, що обертаються чи сканують; W = 2 Вт⋅год/м 2 – енергетичне навантаження для нерухомих антен; Т – час перебування в зоні випромінювання, годин. Для електричного поля, що створюється пристроями електропередач змінного струму промислової частоти, Державними стандартними нормами і правилами встановлюються такі ГДР напруженості електричного поля: − всередині житлових будинків – 0,5 кВ/м; − на території зони житлової забудови – 1 кВ/м; − у населеній місцевості, поза зоною житлової забудови (землі в межах міста з урахуванням перспективного розвитку на 10 років, приміські та зелені зони, курорти, землі селищ міського типу, в межах селищної межі і сільських населених пунктів, в межах цих пунктів), а також на території городів і садів – 5 кВ/м; − на ділянках перетину ПЛ з автомобільними шляхами – 10 кВ/м; − у ненаселеній місцевості (незабудована територія, яку відвідують люди, доступна для транспорту, та сільськогосподарські угіддя) – 15 кВ/м; – у важкодоступній місцевості (недоступній для транспорту та сільськогосподарських машин) та на ділянках, спеціально відгороджених для виключення доступу населення – 20 кВ/м. Напруженість ЕП визначається на висоті 1,8 м від рівня землі, для приміщень – від рівня підлоги.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Джерела електромагнітних випромінювань» з дисципліни «Екологія, авіація і космос»
