Л12

ЛЕКЦІЯ12  Електромагнітні поля та електромагнітні

випромінювання

1. Загальна характеристика електромагнітних

полів та джерела їх утворення

Спектр електромагнітних коливань за частотою сягає 10²¹Гц. Залеж-

но від енергії фотонів (квантів) його поділяють на неіонізуючі й іонізуючі

випромінювання. До неіонізуючих відносять електромагнітні поля й еле-

ктромагнітне випромінювання, інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове та

лазерне випромінювання. До іонізуючих – альфа- і бета-частинки, нейт-

ронне, гамма-випромінювання та рентгенівське випромінювання. 

Електромагнітні поля  (ЕМП)  можуть завдати значної шкоди здо-

ров’ю людини. Часто люди недооцінюють цієї небезпеки або не володі-

ють відповідною інформацією. Це пояснюється і тим, що післядія такого

впливу є довготривалою, а органи чуття не здатні виявити опромінення.

Біосфера завжди перебуває під впливом електромагнітних полів так

званого фонового випромінювання,  спричиненого природою. Такі ЕМП

відіграють універсальну роль носіїв інформації; як засіб зв’язку у біосфе-

рі порівняно зі звуковою, світловою і хімічною інформацією вони мають

такі переваги:

а)  поширюються в будь-якому середовищі:  воді,  повітрі,  ґрунті та

тканинах організму;

б) мають максимальну швидкість поширення – 300 000 км/с;

в) можуть поширюватися на будь-яку відстань;

г) на них реагують усі біосистеми.

Вони також здатні нагрівати метали, взаємодіяти з речовинами та ін. Ці

властивості ЕМП широко використовуються у промисловості, науці, техні-

ці, медицині тощо. Зазначені ЕМП природного походження протягом ево-

люції спонукали живі організми виробляти механізми захисту від їх негати-

вного впливу.  Але вчені все ж спостерігають кореляцію між змінами

сонячної активності (магнітні бурі) та станом здоров’я людей.

Фонове електричне поле Землі має напруженість у середньому

130 В/м, а магнітне поле – 19,9-47,3 А/м.

Внаслідок науково-технічного розвитку виникли штучні ЕМП,  що

підсилило фонове випромінювання і перетворило ЕМП на небезпечний

екологічний чинник для людей, які безпосередньо працюють з джерелами

випромінювання, а також для населення, що мешкає поблизу цих джерел.

У сучасному техногенному світі джерелом штучних ЕМП є лінії еле-

ктропередач (ЛЕП), засоби радіозв’язку різного призначення, телевізійні

центри, ретранслятори, радіолокаційні станції тощо. При їх роботі у на-

вколишньому середовищі створюються ЕМП.

Навколо провідника зі струмом виникає ЕМП, яке прийнято характе-

ризувати двома нерозривно пов’язаними складовими: електричною та ма-

гнітною.

ЕМП мають певну потужність,  енергію і поширюються у вигляді

електромагнітних хвиль. Основними параметрами електромагнітних ко-

ливань є: довжина хвилі (λ), частота коливань (Гц) і швидкість розповсю-

дження, а також напруга електричного і магнітного полів. Довжина хвилі

електромагнітних полів вимірюється поділом швидкості її розповсю-

дження (300000 км/с) на частоту (Гц). Область поширення ЕМП від дже-

рела випромінювання поділяють на три зони:  ближню  (зона індукції),

проміжну (зона інтерференції) і далеку (хвильова зона). 

Радіус зони (R) визначається відповідно до довжини хвилі (λ): 

радіус ближньої зони R = 1/6λ; 

радіус проміжної зони R = λ;

радіус далекої зони R = 6λ.

У зоні індукції електромагнітна хвиля не сформована, а тому на лю-

дину діє незалежно одна від одної напруга електричного і магнітного по-

лів. У зоні інтерференції одночасно діють на людину напруга електрич-

ного, магнітного полів, а також густина потоку енергії. У хвильовий зоні

на людину діє лише енергетична складова електромагнітного поля – гус-

тина потоку енергії.

Знання довжини хвиль, що їх формує джерело випромінювання, до-

зволяє обирати прилади контролю електромагнітного випромінювання.

Для діапазонів частот від 30 кГц до 300 мГц необхідно використовувати

прилади, які вимірюють електричну і магнітну складові ЕМП, а для діа-

пазонів частот від 300 мГц до 300 ГГц – прилади, що дозволяють вимі-

рювати густину потоку ЕМП.

Електромагнітне поле у 5-8 діапазонах частот від 30 МГц до 300 МГц

оцінюється напруженістю електричного і силою магнітного полів. Оди-

ницею виміру напруженості поля для електричної складової є вольт на

метр (В/м), а магнітної складової – ампер на метр (А/м).

Електромагнітне поле у 9-11 діапазонах частот від 300 МГц до 300

ГГц оцінюється поверхневою густиною потоку енергії (ГПЕ), одиницею

виміру чого є ват на квадратний метр (Вт/м2, або мікроват на квадрат-

ний сантиметр (мкВт/см2).

.2.  Дія електромагнітних полів на організм

людини, рівні допустимого опромінення

Біологічна дія ЕМП радіочастот характеризується тепловою дією і

нетепловим ефектом. Під тепловою дією слід розуміти інтегральне під-

вищення температури тіла або окремих його ділянок при загальному або

локальному опроміненні.  Нетепловий ефект зумовлений переходом від

електромагнітної енергії у тілі людини в інші форми енергії (фотохімічну

й ін.). За своїми біохімічними властивостями тканини організму неодно-

рідні, тому їх нагрівання відбувається нерівномірно. 

Коли дози електромагнітних випромінювань електромагнітних уста-

новок радіочастот перевищують допустимі значення, виникають профе-

сійні захворювання або зниження рівня здоров’я.

Є відомості про те, що «електронний смог» в Англії, який створюють

радіостанції (передачі на ультракоротких хвилях), радарні установки, те-

левізійні транслятори, щорічно забирає життя 60-80 тис. людей. 

Довготривала дія ЕМП промислової частоти (50 Гц) призводить до

виникнення у людини головного болю, млявості, розладу сну, апатії, бо-

лю в області серця. Хронічні враження супроводжуються аритмією серця

та брадикардією, порушенням складу крові. Для довгих і середніх хвиль

оцінка впливу ЕМП проводиться за величиною напруги електричного по-

ля. Норма напруги на робочому місці – 5 В/м, в санітарно-гігієнічних зо-

нах – 10 В/м.

Високочастотне випромінювання порушує вищу нервову діяльність

людини, функції серцево-судинної системи, фіксуються зміни показників

білкового та вуглеводного обмінів. Ранні ознаки впливу ВЧ, УВЧ і НВЧ

полів –  зниження точності робочих рухів,  зміна артеріального тиску,

пульсу, біль в області серця, аритмія, зміни у крові. Найбільша біологічна

дія має місце в діапазоні НЗВЧ (окрім вищезазначених патологій вини-

кають шкірні захворювання – поява низки послідовно розташованих пу-

хирців, наповнених мутнуватою рідиною – «ефект перлинної нитки»).

Органи,  тканини тіла людини,  які мають слабо виражені механізми

терморегуляції – мозок, очі, нирки, кишечник, сім’яники – є більш чутли-

вими до опромінювання, ніж інші органи і тканини людського організму. 

Вплив ЕМП на зір і слух робить цей фактор дуже небезпечним для

працівників. Кришталик ока руйнується при діапазоні частот від 1 до 10

ГГц.

Вплив НВЧ на біологічні об’єкти залежить від інтенсивності випро-

мінювання, від часу дії та віддаленості від джерела випромінювання. Те-

плова дія характеризується загальним підвищенням температури тіла або

локалізованим нагріванням тканин. Впливаючи на живу тканину організ-

му,  випромінювання НВЧ викликають зміну поляризації молекул і ато-

мів, що призводить до порушення функції клітинних мембран, відбува-

ється перегрівання клітин, а це завдає шкоди окремим органам і всьому

організму людини. Особливо шкідливим є перегрівання для таких орга-

нів, як мозок, нирки, очі.

Електромагнітні поля сантиметрового і міліметрового діапазонів ви-

кликають зміни в крові, катаракту, погіршення нюху і смаку, алопецію,

ламкість нігтів, дерматити та інші патології.

Функціональні порушення в організмі, викликані дією ЕМВ, зворот-

ні, але ця зворотність має межі, що залежать від індивідуальних особли-

востей, інтенсивності опромінення та тривалості дії ЕМВ.

При дії ЕМВ з частотами 300 МГц – 300 ГГц сумарна дія не повинна

перебільшувати 1000 мкВт/см2, а при наявності рентгенівського випро-

мінювання і високої температури повітря в робочих приміщеннях (вище28С) – 100 мкВт/см2.

Контроль інтенсивності опромінення має проводитись не рідше од-

ного разу на рік, а також при введенні в дію нових чи реконструйованих

старих генераторних установок і при зміні умов праці.

3.Захист від електромагнітних полів

Основні способи захисту від ЕМП: колективний захист, що включає

організаційні, технічні та лікувально-профілактичні заходи, й індивідуа-

льний захист.

Організаційні заходи захисту включають:

заборону допуску до роботи підлітків до 18 років, осіб, що стражда-

ють на хвороби серця, крові, нервової системи, очей;

проведення щорічних медоглядів,  надання додаткової відпустки та

скороченого робочого дня;

раціональне розташування обладнання;

встановлення оптимального режиму роботи обслуговуючого персоналу.

Технічні заходи захисту реалізуються використанням здатності полів

рефлектуватись (відбиватись) або поглинатись.

Метод рефлектування. Найкращі рефлектувальні властивості мають

металеві екрани з високою електропровідністю. Екрани бувають сітчасті

та суцільні. Листи екранів повинні мати надійний контакт між собою та

обов’язково заземлюватися.

Метод поглинаючих навантажень. Використовуються екрани з погли-

наючим покриттям, матеріали з каучуку, пінополістиролу, які повністю по-

глинають ЕМП. Може використовуватися спеціальна гума. Для екранів, що

локалізують і поглинають ЗВЧ-поля, застосовують феритові пластини, мате-

ріали марки ХВ (вузько-діапазонні), марок У2Ф-2, У2Ф-3 та ін.

Коли з технічних причин неможливо екранувати джерело випромі-

нювання, то екранують робочі місця або переносять їх на безпечну від-

стань.

Індивідуальний захист. Індивідуальні екрани, виготовлені з металізо-

ваних матеріалів; радіозахисні окуляри ОРЗ-5 зі скла, що відбиває ВЧ-,

УВЧ-, НВЧ-випромінювання; капюшони, халати або комбінезони з мета-

лізованої бавовняної тканини.