МВД ft SI

мо' 3 10' 3-10^s 3-10" 3-Ю¹⁴ 3-Ю'⁷ 3-10²⁰v, Гц

lli'ioni ivki'io випромінювання Іонізуюче випромінювання Мал. 1. Шкала ЕМ-хвиль: / - радіохвилі; 2 інфрачервоне випромінювання; 3 — видиме світ­ло; 4 ультрафіолетове випромінювання; 5— рентгенівське випро­мінювання; 6 — у-промені

rlK'h I |Х)МіІІ НІ І НИХ (ІІМ) ПОЛІП,

Виробинши псині біологічні рс-«кнії, Наприклад, у результаті авЯКИХ експерименті» було ни-НВЛЄНО, то перелітні птахи, СХИЛЬНІ ДО сезонних міграцій, Використовують як своєрідний ОРІЄНТИР магнітне поле Землі. Це досягається за рахунок то­го, ЩО вестибулярний апарат таких птахів реагує на зміну го­ризонтальних компонентів при­родного магнітного поля.

Людина також має механіз­ми, що забезпечують визна­чення тієї або іншої ЕМ-дії, але через низку обставин у неї немає рецепторів й органів, які безпосередньо на них реагу­ють. В основному зовнішні ре­акції людини мають непрямий характер. Так, наприклад, від­чути наявність електростатич­ного поля людина може за лег­ким характерним поколюван­ням на шкірі, електризацією волосся, характерним запахом (наприклад, запах озону). Ре­акція на магнітне поле менш виражена і, як показали до­слідження вчених, зводиться переважно до зорових образів, що з'являються уві сні.

Така своєрідна слабка ре­акція організму зумовлена мі­німальною кількістю інформа­ції, отриманою людиною із зо­вні про електричні й магнітні поля. Близько 90 % інформа­ції людина отримує через ор­гани юру.

У зв'язку з цим можна го­ворити про електромагнітну «СЛІЛОту» ЛЮДИНИ — ніяких ор-

ганів, подібних очам і здатних визначній наявність і рівень ЕМВ, у неї немає.

Усі види ЕМВ, які трапля­ються в навколишньому світі, вчені систематизували у вигля­ді шкали ЕМ-хвиль. Причому кожному ЕМВ відповідають певні межі частот (довжин) хвиль, але ці межі мають умов­ний характер, тобто перехід од­ного виду ЕМВ в інший відбу­вається поступово, без стриб­ків (мал. 1).

У результаті дослідження впливу ЕМВ на живі організ­ми було з'ясовано, що ЕМВ різної частоти (від початку шка­ли ЕМ-хвиль до видимого світ­ла) речовину не іонізують. То­му ці види випромінювання на­зивають неіонізуючим ЕМВ. Усі інші види ЕМВ, розташо­вані праворуч від видимого світ­ла (ультрафіолетове, рентгенів­ське, у-промені) відносять до іонізуючого, оскільки в разі потрапляння будь-якого з цих видів випромінювання на речо­вину відбувається її іонізація. Тобто нейтральні молекули, поглинувши випромінювання, розпадаються на позитивні та негативні йони (мал. 2). Чим більше частота іонізуючого ви­промінювання, тим швидше відбувається іонізація.

Вплив іонізуючого випро­мінювання досить добре до­сліджений ученими, і його не­гативна дія на живі організми доведена. Щодо неіонізуючо-го випромінювання, то його вплив на живі організми ма-

ловивчений і потребує подаль­ших досліджень. А загалом не-іонізуюче випромінювання шкідливе для живих організ­мів і людини зокрема. Надалі ми будемо вести мову лише про неіонізуюче ЕМВ та його вплив на людину.

Неіонізуючі ЕМВ можна умовно поділити на ЕМВ при­родного і штучного походжен­ня. Джерелами природного ЕМВ є деякі природні явища, а штучного — пов'язані з діяль­ністю людини.

Природні ЕМВ існували ра­ніше й існують тепер. Саме в оточенні цих випромінювань та полів і сформувалося все розмаїття видів і форм життя на Землі.

Мал. 2. Вплив іонізуючого випромінювання: а — нейтральні молекули; б — іонізація під дією у-променів

Джерелами природних ЕМВ є природні ЕМ-явища, які ви­никають на Землі, в навколо­земному та далекому косміч­ному просторі. Природні ЕМ В поділяють на земні та поза­земні. До першої групи нале­жать ЕМВ і поля, які утворю­ються на Землі або в навко­лоземному просторі. До другої групи відносять випроміню­вання космічних об'єктів за межами навколоземного кос­мічного простору, тобто в да­лекому космосі. Це випромі­нювання Сонця, інших зір та галактик (див. схему). Оскіль­ки на стан живих організмів

\

ВІЗЬМІТЬ НА УРОКИ

нашої планети можуть впли­вати лише ЕМВ на Землі та поблизу неї, то з другої групи нас цікавитимуть лише ЕМВ, які досягли навколоземного космічного простору. Усі ці випромінювання і створюють ЕМ-природний фон.

Штучні ЕМВ виникають у результаті роботи приладів, створених людьми. Джерела­ми ЕМВ штучного походжен­ня є промислове обладнання (нагрівальне, силове, зварю­вальне, освітлювальне), різні транспортні прилади, комп'ю­терна техніка, системи зв'язку та інше (див. схему), більша частина яких має значно біль­шу потужність, ніж природне випромінювання.

ЕМВ природного і штучно­го походження одне від одного суттєво не відрізняються, крім способу утворення. При цьо­му більшість природних ЕМВ мають невелику потужність. Це пов'язано з тим, що навко­лоземний космічний простір і атмосфера значно поглинають випромінювання, яке надхо­дить на Землю. Тому це випро­мінювання дуже послаблюєть­ся і має незначну потужність на земній поверхні. А такі по­тужні електромагнітні явища, як блискавки, — короткочас-

ні, тому суттєво не впливають на ЕМ-обстановку.

Як зазначалося, до природ­них джерел ЕМВ людина та ін­ші живі істоти встигли при­стосуватися в процесі еволю­ції. Що ж до штучного ЕМВ, то процес пристосування ор­ганізму до нього в сучасних умовах просто неможливий, оскільки інтенсивність ЕМВ, особливо у великих містах, зро­стає з кожним роком. А про­цес пристосування організму до змінених умов життя може тривати тисячі років. Тому нас цікавить саме вплив на орга­нізм людини ЕМВ штучного походження.

Раніше ЕМВ та його вплив на живі організми і людину за­лишався поза увагою вчених лише тому, що опромінення ЕМ-полем упродовж коротко­го терміну часу не впливало іс­тотно на самопочуття та здо­ров'я людини. Але внаслідок науково-технічного прогресу людина, особливо у великих містах, все частіше потрапляє в зону дії того чи іншого, а ін­коли й кількох видів ЕМВ. То­му людина повинна не лише орієнтуватися, в межах яких частот працюють певні прила­ди, а й яку дію своїм ЕМ-по­лем вони можуть спричиняти.

Розрізняють два види впли­ву ЕМВ на живий організм: тепловий і нетепловий. їх дія залежить від частоти випромі­нювання і потужності.

Найбільш дослідженим є теп­ловий ефект. Він створюється в результаті поглинання ЕМВ біологічними тканинами і пе­ретворення випромінювання у кінетичну енергію молекул, що призводить до нагрівання се­редовища (тканини). Тепловий ефект в основному проявляєть­ся при дії ВЧ- та НВЧ-випро-мінювання на живі організми.

Загалом організм можна роз­глядати як діелектрик, просо­чений розчином електролітів. Відповідно діелектрик має ве­ликий електричний опір, а про­відник — незначний. До сере­довищ організму, які добре про­водять електричний струм, тобто є провідниками, належать м'я­зові тканини, кров, лімфа, інші рідкі середовища. До тканин, які погано проводять електрич­ний струм, тобто є діелектри­ками, належать шкіра, жиро­ва, нервова і кісткова тканини, сухожилля тощо.

Нагрівання тканин організ­му під дією ЕМВ зумовлено одночасно іонною провідністю електролітів та коливаннями полярних молекул води.

Синилі і теплоти н ткани­ни*! ifl/іежить під:

• чистоти ЕМВ, що потрап-ііін іш гкшіини. Як зазначало-гн, найбільше тканина нагрі­ши і ьс и піддісю ВЧ- та НВЧ-іипромінювання;

• діелектричних властиво-tieli ТКвНИН: чим більшою є ді­електрична проникність тка­нини, тим більше вона нагрі­ши ться;

• теплових властивостей тка­нин: чим більшою є теплопро­відність (здатність передавати теплоту по всьому об'єму тка­нини), тим швидше вона на­грівається. Чим більшою є теп­лоємність, тим повільніше три­ває процес нагрівання;

• терморегуляційних власти­востей організму, тобто гене­рації теплоти внаслідок мета­болізму та конвективного теп­лообміну шляхом кровотоку.

ЕМВ прискорює процеси метаболізму (вивільнення теп­лоти при розщепленні моле­кул жиру) та сповільнює про­цеси притоку і відтоку тепло­ти з кров'ю.

При малих потужностях ЕМВ теплова дія майже не виявляєть­ся або виявляється дуже слаб­ко і не шкодить організму.

У міру збільшення енергії, яку поглинає організм, пору­шується захисна дія механіз­мів, що регулюють температу­ру живого організму. Це при­зводить до неконтрольованого підвищення температури тіла. І Іайура шівішими, отже, й най­більше потерпають від впливу потужних ЕМВ, є тканини з ПОГАНОЮ циркуляцією крові та терморегуляцією. Це — криш-іашік ока, ЖОВЧНИЙ міхур, сім'я­ні ситні, ДІЛЯНКИ шлунково-кишкового тракту.

ІІстеїгііоііа дія ЕМВ на жи­ві орімпі імп ще недостатньо до­сліджена ВЧеНИМИ. Ллє вже мож­на стверджувати, ЩО попа знач­но небс іпечпіиіа за теплову.

У випадку не теплової дії ЕМВ панура іліівіїїіпми слід вважа-

ти білкові молекули — склад­ні просторові утворення, які складаються із сотень тисяч ок­ремих атомів, розташованих у певному порядку. З кількісно­го погляду склад молекули біл­ка не дуже «цікавий» — Кар­бон, Оксиген, Еідроген, Нітро­ген є основними компонентами білкових молекул. Виключно важливим є якісний склад біл­кової молекули, спосіб «паку­вання» цих атомів у єдине ціле.

У біології будову білкових молекул умовно для спрощен­ня аналізу поділяють на загаль­ні рівні складності. Найнижчим вважають первинний рівень, або первинну структуру білка. Во­на складається з послідовності амінокислот — відносно про­стих органічних молекул (їх кіль­кість не перевищує 20). Різний порядок чергування цих моле­кул і визначає розмаїття білко­вих структур.

Ці ланцюжки амінокислот з'єднуються у спіралі за пев­ними правилами. Таку спіраль­ну структуру називають вто­ринною. Вказані спіралі пев­ним чином «упаковуються» в глобули — особливі утворен­ня майже сферичної форми, їх називають третинною струк­турою. Але й це утворення ще не є повноцінною білковою молекулою. Елобули з'єдну­ються в четвертинні структу­ри — нові ланцюжки, які і є білковими молекулами, зокре­ма відповідають за передачу ін­формації про спадковість.

Складна білкова молекула має багато закінчень («хвостів»), тобто бокових груп атомів, що мають власний електричний заряд. Наукові дослідження до­вели, що на поверхні білка ці заряди об'єднуються в групи, так звані кластери, причому по­руч один з одним розташову­ються різнойменні заряди. Тоб­то на поверхні розміщуються пари позитивних і негативних зарядів. При цьому кожний кла­стер розміщується тільки в од-

ній площині. Передбачається, що взаємне притягування від­далених і протилежно зарядже­них ділянок молекули слугує так званим електростатичним ключем, який забезпечує «зби­рання» макромолекули у гло­булу та її стабілізацію у сфе­ричному стані.

Молекула, яка має зарядже­ні полюси, є диполем. Потра­пивши в зовнішнє електричне поле, така молекула може орієн­туватися вздвож силових ліній поля, якщо сили, що утриму­ють молекулу, виявляються слабшими за силу електрично­го поля. Ще складнішою є кар­тина взаємодії ЕМ-поля ЕМВ та молекул білка.

Природні ЕМВ на молеку­ли білків не впливають, оскіль­ки до них білки встигли «звик­нути» за мільони років еволюції.

Але штучний вплив ЕМВ відбивається на організмі, зок­рема на клітинному й молеку­лярному рівнях. Вплив штуч­ного ЕМВ великої потужності на молекули білка при нетеп-ловій дії може призвести до не­оборотних наслідків, спричи­няючи структурну перебудову молекул, тобто неправильне «збирання» макромолекул у глобулу. Від цього виникають мутації та різні захворювання. Мутації ж генів можуть мати катастрофічні наслідки для жи­вих організмів.

Короткочасна нетеплова дія ЕМВ малої потужності призво­дить до активізації процесів на клітинному рівні (прискорен­ня обміну речовин, ділення клі­тин і т. д.).

Оскільки діапазон радіо­хвиль є дуже широким, то для зручності його умовно поділи­ли на 4 види: радіохвилі низь­кої частоти (НЧ), високої ча­стоти (ВЧ), ультрависокі (УВЧ) та надвисокі (НВЧ) (мал. 3).

У таблиці на с 20 наведена градація ЕМ-радіохвиль за їх частотою та можлива дія пев­ного виду хвиль на людину.

ВІЗЬМІТЬ НА УРОКИ

Т а б л и 11, я

Діапазон хвиль	Частота коливань, Гц	Джерело випромінювання	Можлива дія на організм людини
Низькі частоти (НЧ)	0,003 - 30-10^3	Електропроводка, системні блоки, лінії електромережі повітряної, зварювальні апа­рати, фени, пилососи	Порушення звичайної поведінки, зни­ження здатності до навчання, можли­ва поява дратівливості, слабкості
Високі частоти (ВЧ)	ЗО-10^3 — ЗОЮ^6	Екран монітора і телевізора, електробритва, холодильник	Зниження працездатності, зниження імунітету організму. Можлива поява слабкості та дратівливості, психічні розлади
Ультрависокі частоти (УВЧ)	ЗО-10^6 — 300-10^6	Телевізійні станції, радіо-передавальні станції, стіль­никова система зв'язку, електрочайники швидкого закипання	Загальна слабкість, відчуття втоми, за­паморочення, порушення сну, зни­ження працездатності, інколи безсоння
Надвисокі частоти (НВЧ)	300-10^6 — 300-10^12	НВЧ-печі, радіолокатори, стільникова система зв'язку, системи радіонавігації	Загальна слабкість, запаморочення, носова кровотеча, підвищення темпе­ратури, порушення сну, зниження пам'яті й працездатності

S' 10⁴ 3-Ю⁷ 3-Ю⁸ Мал. 3. Діапазон ЕМ-радіохвиль

Межі ЕМВ наведено умов­но. Певних меж між хвилями різних частот немає.

Негативний вплив ЕМВ знач­ної потужності можна поясни­ти тим, що воно є подразни­ком центральної нервової си­стеми живого організму. Тому організм, пристосовуючись до цього подразника, витрачає на це свої ресурси, необхідні для інших життєвих процесів (об­міну, пам'яті тощо). При цьо­му регулювання решти функ­цій організму виконується вже не так чітко і надійно, а інко­ли навіть з відхиленням від нор­ми. Наслідком цього є погане самопочуття, головний біль, підвищений артеріальний тиск, дратівливість, зниження ува­ги, погіршення пам'яті, без­соння тощо.

Дія ЕМВ на організм зале­жить від:

♦ терміну дії на організм (чим більше часу опромінюєть­ся організм, тим більше нега­тивних наслідків);

♦ від віку (найбільший вплив чинить на дітей і людей похи­лого віку);

♦ від стану здоров'я (на хво­рий організм ЕМВ впливає біль­шою мірою, ніж на здоровий);

♦ від потужності джерела ЕМВ (чим потужніше джере­ло, тим більше ЕМВ поглинає організм і тим більш глобаль­ні зміни відбуваються в ньому).

Тому в таблиці наведена ли­ше приблизна дія ЕМВ на лю­дину.

Але не слід вважати, що ЕМВ чинить лише негативний вплив. Оскільки під дією ви­промінювання спостерігають­ся фізико-хімічні зсуви на клі­тинному та молекулярному рів­ні, невеликі дози ЕМВ малої потужності використовують у лікувальних цілях.

Наприклад, НВЧ-терапія — це метод лікування за допомо­гою ЕМВ надвисокої частоти, який дістав назву мікрохвильо­вої терапії. При цьому вико­ристовують хвилі сантиметро­вого (СМ-терапія) і децимет­рового (ДМ-терапія) діапазонів.

СМ-терапія є методом лі­кування концентрованим ЕМВ із частотою 2375 МГц, довжи­ною хвилі 12,6 см і потужні­стю до 80 Вт. Енергія ЕМВ цьо-

НЧ

З • ID-

го діапазону зумовлює в тка­нинах, якими поглинається, тепловий і нетепловий ефекти.

Тепловий ефект виявляєть­ся в різних органах і тканинах по-різному. Найбільше нагрі­ваються тканини з підвищеним вмістом води: кров, лімфа, м'я­зи. Тому цей метод можна ви­користовувати для прогріван­ня саме органів і тканин, на­сичених водою.

Хвилі CM-діапазону істот­но поглинаються також поверх­невими тканинами, тому глиби­на проникнення обмежується 3 — 6 см. Важливо, що при три­валому опромінюванні можливе перегрівання шкіри, тому по­трібно обмежувати час його дії.

Нетепловий ефект полягає у фізико-хімічних змінах на клі­тинному й молекулярному рів­нях, що приводить до активі­зації роботи тканин, покращен­ня роботи органів, прискорення процесів обміну речовин.

ДМ-терапія — метод ліку вання концентрованим Г.МИ із частотою 461,5 МГц, доижи

НВЧ

ВЧ УВЧ

) кі"

Задача 2. Найчастіше системи радіопелен­гації працюють у діапазоні 3 — 30 ГГц. Знайти відповідні довжини хвиль.

Задача 3. Хвилі, які створюють НВЧ-печі, мають частоту 2450 МГц. Визначити довжину цих хвиль.

Задача 4. На хвилях якої частоти працює ра­діоприймач, якщо в його антені напруга змі­нюється за законом U= 20cos2rc • 10⁹ґ?

Задача 5. Період ЕМ-коливань коливального контуру приймальної антени дорівнює Т= 0,5 с Знайти і записати закон зміни синусоїдального струму в цьому контурі, якщо /_м = 1,5 А.

Задача 6. Приймальна антена працює на ча­стоті 20 МГц. Знайти індуктивність коливаль­ного контуру передавальної антени, якщо її електрична ємність С= 0,5 мкФ.

Задача 7. Потужність ЕМ-коливань переда­вальної антени задають рівнянням Р= 350 sin Зя/. При передачі хвиль на великі відстані 10 % хвиль втрачається. Визначити максимальну по­тужність приймальної антени.

лньтіут

І.Арустамов Э. А. Безопасность жизнедеятельно­сти. - М., 2001. - 677 с.

2. Воєнная психиатрия. — СПб, 2001. — 415 с.

3. Журавлев В. П. Охрана окружающей среды в строи­тельстве. — М., 1995. — 328 с.

4. Инженерная экология и экологический менеджмент. — М., 2003. - 320 с.

5. Шевель Д. М. Электромагнитная безопасность. — К., 2002.-514 с.

6. Электромагнитная безопасность и функционирова­ние отрасли «связь». — М., 2000. — 320 с.

Дата добавления: 2015-08-20