Результаты исследования учащимися в проекте Простые электронные устройства

Авторы и участники проекта

Васильев Артур

Серебряков Максим

Участники группы Экологи

Тема исследования группы

Электромагнитное загрязнение

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Какое влияние оказывает электромагнитное излучение на здоровье человека и окружающую среду?

Гипотеза исследования

Мы считаем, что электромагнитное излучение оказывает негативное влияние на здоровье человека и окружающую среду

Цели исследования

1. Ознакомиться с понятием "Электромагнитное загрязнение"

2. Рассмотреть источники электромагнитного поля

3. Рассмотреть какое влияние оказывает ЭМИ на человека и окружающую среду

Результаты проведённого исследования

Электромагнитное загрязнение - воздействие искусственно созданных электрических, магнитных и электромагнитных полей. Его создают не только высоковольтные линий электропередач, но и бытовые электрические приборы.

Наш естественный мир состоит из земли, воздуха, воды и слабых электрических и магнитных полей. Во время грозы с молниями появляются сильные магнитные поля. При работе фена, которым мы привыкли сушить волосы, создается электрическое поле напряженностью до 350 кГц. Но природа подчиняется своим законам, а все остальное техногенное электромагнитное загрязнение излучает круглосуточно.

Квартира без электричества и бытовой техники, жизнь без телефона – невообразимо представить такое в современном городе. Напряжение искусственно создаваемых электромагнитных полей так велико, что превосходит в несколько раз естественное излучение планеты. Закон устанавливает пределы для промышленности. Но никто не может точно сказать, какие последствия будет иметь широкое распространение электрификации для нас и наших детей.

При электромагнитном загрязнении различают влияние различных полей, которые мы представили на ментальной карте.

Ментальная карта

Как видно из ментальной карты при электромагнитном загрязнении различают влияние низкочастотных магнитных полей, низкочастотных электрических полей и радиочастотных полей. Низкочастотные магнитные поля возникают при работе не только микроволновых печей, телевизоров и высоковольтных линий, но и блоков предохранителей. Примером источника низкочастотного электрического могут служить пылесосы, лампы для чтения или водяные матрасы. В области высоких частот лидируют мобильные и беспроводные радиотелефоны, теле-и радиостанции и, опять таки, микроволновки.

Природные источники электромагнитного поля

Природные источники ЭМП делятся на две группы:

1. Поле Земли, состоящее из постоянного электрического поля и основного (постоянного) магнитного поля;

Магнитное поле Земли

2. Радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, галактика и т. д.).

Электрическое поле Земли создается избыточным отрицательным зарядом на ее поверхности. Его напряженность на открытой местности обычно находится в диапазоне от 100 до 500 В/м. Грозовые облака могут увеличивать напряженность этого поля до десятков-сотен кВ/м.

Магнитное (геомагнитное) поле Земли состоит из основного (постоянного) поля (около 99%) и переменного (около 1%). Существование постоянного магнитного поля Земли объясняется процессами, происходящими в жидком металлическом ядре Земли.

Обтекание магнитосферы Земли солнечным ветром

Оно ориентировано относительно магнитных полюсов планеты. В средних широтах напряженность магнитного поля примерно 40 А/м. Основное геомагнитное поле испытывает лишь медленные вековые изменения.

Переменное геомагнитное поле, порождаемое токами в магнитосфере и ионосфере, более неустойчиво и может колебаться в диапазоне частот от 10-5до 102Гц.

Наиболее сильные изменения в переменном геомагнитном поле происходят при возникновении «магнитных бурь». Магнитные бури образуются при вспышках на Солнце, когда так называемый солнечный ветер, представляющий собой плазму с очень сильным магнитным полем, достигает магнитосферы Земли.

Вторая группа природных ЭМП характеризуется наличием широкого диапазона частот. В силу относительно низкого уровня излучения от космических источников и случайного, нерегулярного характера воздействия на атмосферу Земли, их суммарный эффект воздействия на биообъекты незначителен.

Человеческое тело также излучает электромагнитные поля с частотой выше 300 ГГц.

Техногенные источники электромагнитного поля

Электромагнитные поля в квартире

Техногенные источники ЭМП подразделяются на группы по критерию частоты излучения:

1 группа - источники, генерирующие излучения в диапазоне от 0 Гц до 3 кГц;

2 группа - источники, генерирующие излучения в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц.

Техногенные источники ЭМП 1 группы

1. Высоковольтные линии электропередач (ЛЭП). Источниками излучения электромагнитной энергии являются провода ЛЭП (промышленная частота 50 Гц). Напряженность ЭМП, создаваемого ЛЭП, зависит от величины напряжения ЛЭП, нагрузки, высоты подвески проводов, расстояния между ними. Напряженность ЭМП непосредственно под проводами и в определенной зоне вдоль трассы ЛЭП может значительно превышать ПДУ электромагнитной безопасности населения, особенно по магнитной составляющей ЭМП ЛЭП.

2. Бытовая и офисная электро- и электронная техника, электросети жилых и административных зданий. К таким источникам относятся утюги, холодильники, электрические стиральные машины, дрели, пылесосы, миксеры, ксероксы, факсы, а также системы электропроводки помещений.

Такие источники в зависимости от конструкции, технологии изготовления и характера эксплуатации могут создавать ЭМП, по своим критериям превышающие ПДУ электромагнитной безопасности населения.

Негативное влияние электрических сетей в жилых и административных зданиях обусловлено тем, что человек постоянно находится в помещении вблизи электропроводки, в том числе и проложенной не экранирование Кроме этого, наличие железосодержащих конструкций и коммуникаций в большинстве жилых зданий создает эффект «экранированной комнаты», что усиливает электромагнитный эффект при расположении в них большого количества различных источников излучения, в том числе и сетей электропроводки.

3. Электротранспорт является мощным источником электромагнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. Например, среднее значение магнитной составляющей ЭМП электропоездов может достигать до 200 мкТл (ПДУ = 0,2 мкТл).

Техногенные источники ЭМП 2 группы

1. Функциональные источники ЭМП для получения и передачи информации.

ЭМП телефона

Радиолокационная станция

Фундаментальные передатчики. На территории России размещается значительное количество передающих теле- и радиоцентров НЧ, СЧ и ВЧ-диапазонов различной принадлежности (пример СДВ-радиостанции), ЭМП которых в определенных зонах могут оказывать неблагоприятное воздействие на население. Наиболее высокий уровень облучения людей наблюдается в районах размещения радиопередающих центров старой постройки с высотой антенны не более 180 м. Телевизионные передающие центры могут создавать достаточно сильные ЭМП на расстоянии от десяти метров до нескольких километров от места своего расположения.

Системы сотовой связи. В работе этих систем при­меняется принцип деления определенной территории на зоны (так называемые «соты») радиусом 0,5 - 2 км, в центре которых располагаются базовые станции (БС), обслуживающие мобильные (на автомобилях) и ручные радиотелефоны. Антенны БС могут создавать опасные уровни напряженности в радиусе 50 м. Уровни ЭМП автомобильных антенн также могут быть повышенными.

Мобильные радиотелефоны как элемент системы сотовой связи представляют определенную опасность для пользователей, так как создают при работе сильные ЭМП и тепловой поток, воздействующие на голову человека. Этот вид излучения превышает установленный ПДУ.

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающих станций на Земле и спутников, находящихся на орбите. Антенны систем спутниковой связи могут создавать ЭМП, по своим показателям значительно превышающие ПДУ электромагнитной безопасности на большом удалении.

Вводимая в настоящее время в эксплуатацию система глобальной спутниковой персональной связи ведет к дальнейшему увеличению числа наземных систем этого вида источников ЭМП.

Радиолокационные станции (РЛС). РЛС оснащены, как правило, антеннами зеркального типа, имеющими узконаправленную диаграмму излучения в виде луча. Работа РЛС носит пространственно-временной характер, создавая ЭМП высокой напряженности, превышающей на определенном расстоянии от РЛС ПДУ электромагнитной безопасности населения. РЛС, используемые для управления воздушным движением в аэропортах, имеющие остронаправленные антенны кругового обзора, работают круглосуточно и создают ЭМП значительной интенсивности, что неблагоприятно сказывается на населении, проживающем в районах, прилегающих к аэропортам.

2. СВЧ-печи. Излучение данным источником электромагнитной энергии в окружающее пространство обусловливается, главным образом, технологическими неисправностями и нарушениями в эксплуатации (неплотно закрыты дверцы и т.п.), что может привести к значительному превышению ПДУ электромагнитной безопасности пользователя.

3. Видеодисплейные терминалы и персональные ЭВМ. ВДТ на основе электронно-лучевых трубок являются источниками ЭМИ весьма широкого диапазона частот. Порождаемое ВДТ рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное, низкочастотное, средних частот и высокочастотное излучение создает ЭМИ достаточно высокой интенсивности, оказывающее негативные последствия для пользователя.

Основными источниками ЭМП ВДТ являются: экран монитора, питающие провода и системный блок (50 Гц) системами строчной и кадровой развертки. Наиболее сильные уровни излучения наблюдаются от верхней и боковых стенок монитора, причем зона превышения генерирующих стандартов (ПДУ) может достигать 2,5 м. В первую очередь ЭМП, распространяющееся от монитора, влияет на голову, грудь и руки, находящиеся на оптимальном (60-70 см) расстоянии перед экраном пользователя. Видеодисплейные терминалы создают вокруг себя ЭМП как низкой, так и высокой частоты, что способствует появлению электростатического поля и ведет к деионизации воздуха вокруг монитора, негативно сказывающееся на здоровье человека.

Так будет выглядеть город, если электромагнитное излучение сотовых станций связи станет видимым

Ситуация усугубляется тем, что ЭВМ широко используются не только как средство труда, но и для учебы и досуга, в том числе детьми и подростками.

В целом все источники ЭМИ как природного, так и техногенного характера комплексно создают электромагнитный фон региона (района, города и т. д.).

Интенсивность электромагнитного фона зависит от следующих причин: состояния ионосферы; характера излучения Солнца и галактики; количества, характера и местонахождения техногенных источников ЭМП в городе, районе и т. д.; графика работы радио-и телецентров; характера работы объектов энергоснабжения; близости к электроэнергетическим источникам.

Электромагнитный фон в городских условиях имеет, как правило, временной максимум примерно от 10 до 22 часов, причем в суточном динамическом распределении наибольший динамический диапазон изменения электромагнитного фона приходится на зимнее время, а наименьший - на лето.

Воздействие ЭМП на человека

Влияние ЭМП на кровь

Воздействие ЭМП приводит к нарушению памяти

Организм человека реагирует как на изменения естественного геомагнитного поля, так и на воздействие электромагнитных излучений от многочисленных и разнообразных техногенных источников. Реакция организма может варьироваться как по мере увеличения, так и снижения воздействия электромагнитных излучений, в ряде случаев приводя к выраженным изменениям в состоянии здоровья и генетическим последствиям.

Эффект взаимодействия электромагнитного поля с биологической средой зависит от поглощенной за определенное время энергии поля, т. е. от дозы облучения. В его основе лежит преобразование энергии поля в тепло, которое осуществляется по двум классическим механизмам, определяемым диэлектрическими характеристиками биологического материала: индуцирование токов и вращение (перемещение) молекул. Это приводит к возникновению различных негативных явлений в организме.

На характер воздействия ЭМП на население оказывают влияние:

- частоты и интенсивность излучения;

- вид электромагнитного спектра поля;

- зоны воздействия (соответствующие размеры расчетной зоны и длины волны);

- вид воздействия - изолированное (от одного источника), сочетанное (от двух и более источников одного частотного диапазона), смешанное (от двух и более источников различных частотных диапазонов) и комбинированное;

- отношение облучаемого лица к источнику - профессиональное (связано с производством), непрофессиональное (население); облучаемая часть тела - общее или локальное облучение;

- время облучения - постоянное, прерывистое.

Комплексное воздействие сказывается в основном на жизненно важных (критических) системах организма.

Это, прежде всего, нервная, иммунная, эндокринная и репродуктивная системы, изменения функций которых предполагают неблагоприятные последствия для организма.

Воздействие ЭМП на нервную систему приводит к нарушению функций нервной системы, изменениям высшей нервной деятельности человека. У людей, как правило, нарушается память, появляется склонность к развитию стрессорных реакций.

Под влиянием ЭМП на иммунную систему может происходить изменение белкового обмена, наблюдаться определенное изменение состава крови. Возможно образование в организме антител, направленных против собственных тканей. Это нарушает нормальное функционирование организма как единого целого.

При действии ЭМП на эндокринную систему, как правило, происходит стимуляция гипофизарно-адреналиновой системы, что сопровождается увеличением содержания адреналина в крови, активацией процессов свертывания крови, потерей организмом приобретенной устойчивости к некоторым физическим факторам (высоким температурам воздуха, гипоксии и т.д.).

Электромагнитное излучение негативно влияет на клетки головного мозга

ЭМП отрицательно влияет на репродуктивную функцию человека, особенно на развитие эмбриона. Чувствительность эмбриона к ЭМП значительно выше, чем чувствительность материнского организма. ЭМП низкой интенсивности, оказывающие негативное воздействие на организм беременных женщин, могут быть причиной преждевременных родов, а также патологии у детей. Это, в первую очередь, касается женщин, работающих с ВДТ с нарушением норм электромагнитной безопасности.

Специфическое воздействие на различные системы и органы человека могут дополнительно оказывать ЭМП таких источников, как системы сотовой связи, ВДТ ЭВМ, геомагнитные возмущения в природной среде, электростатические поля различных приборов, радиочастотное оружие.

В связи с широким внедрением во все сферы жизни сотовой связи серьезно стоит проблема воздействия на человека ЭМП, создаваемых мобильными радиотелефонами по критериям электромагнитного, а также теплового воздействия. Воздействию ЭМИ при длительном пользовании сотовым телефоном могут подвергаться такие системы и органы человека, как центральная нервная система (головной мозг вместе с гематоэнцефалическим барьером), зрительный анализатор (особенно хрусталики глаз), внутреннее и среднее ухо, щитовидная железа, кожа лица и ушной раковины.

При работе с ВДТ ЭВМ возможны различные заболевания кожи лица, а также заболевания зрительных органов - так называемой «компьютерный зрительный синдром». При длительной систематической работе с ВДТ возможно появление близорукости, катаракты, влияние на развитие клеток организма.

Резкое повышение интенсивности ЭМИ при геомагнитных возмущениях природного характера («магнитные бури») влияет, как правило, на субъективное самочувствие, сердечно-сосудистую, пищеварительную систему человека и ряд других органов, особенно у пожилых, больных и так называемых «метеочувствительных» людей.

Воздействие на население ЭМП, создаваемого радиочастотным оружием, может выражаться в разрушении живых клеток, нарушении биологических и физиологических процессов в организме.

Опасность воздействия ЭМП на организм человека может увеличиваться в случаях использования сложных режимов генерации ЭМП; воздействия ЭМП на больной организм; облучения организма в условиях развития эмбриона; сочетания воздействия ЭМП и других неблагоприятных факторов внешней среды на человека.

При сравнении опасности облучения населения ионизирующими и неионизирующими источниками излучения можно полагать, что воздействие ЭМП на организм человека в определенной степени является более опасным, чем воздействие ионизирующего излучения, по причинам: недостаточной изученности механизма биологического воздействия ЭМП; постоянного воздействия ЭМП на большую часть населения, особенно в городах; непрерывного роста уровня электромагнитного загрязнения в крупных населенных пунктах; недостаточной разработки мер по защите населения от ЭМП; отсутствия у населения достаточной информации об этом опасном явлении и бытовых приборов для систематического контроля электромагнитной обстановки в жилых и офисных помещениях.

Влияние ЭМП на окружающую среду

Под воздействием электромагнитного поля меняются свойства воды

Растения под ЛЭП подвержены изменениям под действием ЭМИ

Электромагнитное загрязнение окружающей среды начинается с общего для всего живого компонента – воды. Воздействие на нее имеет определяющее значение. Под воздействием поля меняются свойства воды, что сказывается на скорости реакций, проходящих в организме.

На клеточном уровне, самой чувствительной к различным физическим и химическим раздражителям и воздействиям является мембрана. Даже незначительное электромагнитное облучение влечет за собой морфологические и функциональные нарушения в ней. Энергия поля клетки в результате этого преобразуется в другие виды, а клетка может увеличиться в размерах. Слабые поля, до теплового порога, изменяют живую ткань и ухудшают ее регенерацию. Под действием переменного электрического поля она нагревается. Чем дольше и под большим напряжением находится, тем ее нагрев больше. Строение ткани также влияет на степень ее нагрева. Особо чувствительны к нагреву такие органы животных: мозг, почки, мочевой и желчный пузырь и органы зрения.

Микроорганизмы очень чувствительны к даже слабым электромагнитным полям. При воздействии на них полем, это проявляется в снижении двигательной активности, способности к выживанию и, соответственно, повышенной смертностью. Более того, облучение может вызывать мутации.

Растения реагируют на воздействие слабых и сильных полей. Как правило, эта реакция отражается на росте и функции размножения. Отмечены изменения в форме и размерах листьев, цветков и стеблей растений, произрастающих под линиями электропередач, а также на прирост деревьев, произрастающих вблизи. Сверхвысокочастотное излучение на картофель и пшеницу потерь урожая у них не вызывало. Различное влияние на растительный мир, как на основной источник кислорода и питания на Земле, это уже сильный аргумент, чтобы начать более многосторонние исследования.

Живущие в растительном мире насекомые, по-своему реагируют на воздействие излучений. Некоторые виды, в зависимости от строения тела и способа жизни, замедляют свое развитие и рост, может быть потеря ориентации или повышенная агрессивность. Но основная реакция – это стремление избежать воздействия поля линий электропередач. Если же речь идет о воздействии СВЧ-излучения, то это, как правило, вызывает летальный исход, что говорит о меньшей устойчивости насекомых к этому виду излучения, чем растений.

Установлено, что под воздействием электромагнитного поля, страдает, прежде всего, центральная нервная система птиц и животных. У крыс вызывает изменение общего состояния, нарушение обмена веществ, внутриутробного и постнатального развития плода у самок, а у самцов проявляется бесплодием. У других видов млекопитающих аналогичных последствий не наблюдается. Таких как овец. Если у свиней, подвергавшимся облучению, появлялось беспокойство и дискомфорт во время сна, то у коров повышалась смертность у телят или они рождались с аномалиями. Характерно, что птица не гнездиться возле радиолокационных станций.

Воздействие на разные виды животных не носит одинакового характера и может сказаться на соотношении видов в рамках одной экосистемы. А это обязательно приведет к дисбалансу и нарушению ее устойчивости, а затем, возможно, ее изменению и исчезновению.

Воздействие электромагнитного поля на водные и почвенные экосистемы слабо изучены, а проведенные исследования показали устойчивость этих систем и слабое на них воздействие излучения.

Вывод

В процессе исследования, мы пришли к выводу, что электромагнитное излучение оказывает негативное влияние на здоровье человека и окружающую среду. Электромагнитное загрязнение - воздействие искусственно созданных электрических, магнитных и электромагнитных полей.

Источники электромагнитного поля могут быть как природными - поле Земли, радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, галактика и т. д.), так и техногенными - высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), бытовая и офисная электро- и электронная техника, электротранпорт, мобильные телефоны, СВЧ-печи, видеодисплейные терминалы и т.д. Список техногенных источников можно продолжать очень долго, так как в современном мире нас всюду окружают устройства и сооружения в основе работы которых лежит электрический ток и в результате всюду мы испытываем влияние электромагнитного излучения.

Организм человека реагирует как на изменения естественного геомагнитного поля, так и на воздействие электромагнитных излучений от многочисленных и разнообразных техногенных источников. Реакция организма может варьироваться как по мере увеличения, так и снижения воздействия электромагнитных излучений, в ряде случаев приводя к выраженным изменениям в состоянии здоровья и генетическим последствиям.

Эффект взаимодействия электромагнитного поля с биологической средой зависит от поглощенной за определенное время энергии поля, т. е. от дозы облучения. В его основе лежит преобразование энергии поля в тепло, которое осуществляется по двум классическим механизмам, определяемым диэлектрическими характеристиками биологического материала: индуцирование токов и вращение (перемещение) молекул. Это приводит к возникновению различных негативных явлений в организме.

Полезные ресурсы

Статья "Электромагнитное поле — от природного фона до загрязнения природы"

Статья "Электромагнитное загрязнение"

Википедия "Электромагнитное загрязнение"

Статья "Источники электромагнитных полей"

Статья "Электромагнитное загрязнение городов"

Исследование электромагнитного загрязнения окружающей среды

Другие документы

Учебный проект Простые электронные устройства