Электромагнитные волны. Действие на человека и окружающую среду

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский авиационный институт

(Национальный исследовательский университет)

Курсовая работа

на тему: «Электромагнитные волны. Действие на человека и окружающую среду»

Выполнил: Богомолов А.А гр. 60-205Б

Проверил: Лапушкин Виктор Николаевич

Содержание

Введение

1. Как действует электромагнитное излучение?

2. Электромагнитное излучение дома

3. Электромагнитное излучение на работе

4. Электромагнитное излучение на открытом воздухе

5. Электромагнитные волны, которые лечат

6. Последствия регулярной работы с компьютером без применения защитных средств

Заключение

Список литературы

Введение

Подобно световым волнам, радиоволны могут практически без потерь распространяться на большие расстояния в земной атмосфере, и это делает их полезнейшими носителями закодированной информации.

После появления уравнений Максвелла стало ясно, что они предсказывают существование неизвестного науке природного явления - поперечных электромагнитных волн, представляющих собой распространяющиеся в пространстве со скоростью света колебания взаимосвязанных электрического и магнитного поля. Сам Джеймс Кларк Максвелл первым и указал научному сообществу на это следствие из выведенной им системы уравнений. В этом преломлении скорость распространения электромагнитных волн в вакууме оказалась столь важной и фундаментальной вселенской константой, что ее обозначили отдельной буквой с в отличие от всех прочих скоростей, которые принято обозначать буквой v.

Сделав это открытие, Максвелл сразу же определил, что видимый свет является «всего лишь» разновидностью электромагнитных волн. К тому времени были известны длины световых волн видимой части спектра -- от 400 нм (фиолетовые лучи) до 800 нм (красные лучи), (нанометр -- единица длины, равная одной миллиардной метра, которая в основном используется в атомной физике и физике лучей; 1 нм = 10-9 м.).

Всем цветам радуги соответствуют различные длины волн, лежащие в этих весьма узких пределах. Однако в уравнениях Максвелла не содержалось никаких ограничений на возможный диапазон длин электромагнитных волн. Когда стало ясно, что должны существовать электромагнитные волны самой разной длины, фактически сразу же было выдвинуто сравнение по поводу того, что человеческий глаз различает столь узкую полосу их длин и частот: человека уподобили слушателю симфонического концерта, слух которого способен улавливать только скрипичную партию, не различая всех остальных звуков.

Вскоре после предсказания Максвеллом существования электромагнитных волн других диапазонов спектра последовала серия открытий, подтвердивших его правоту.

Прошло уже более века с момента, когда в 1886 г. немецкий ученый Г. Герц (1857-1894) открыл радиоволны и построил первые в мире передатчик и приемник электромагнитных волн. Они были весьма примитивны, однако сослужили очень важную роль для науки.

Уже в начале 1894 года -- всего через пять с небольшим лет после открытия радиоволн -- итальянский инженер-физик Гульельмо Маркони (1874-1937) сконструировал первый работающий беспроволочный телеграф -- прообраз современного радио, -- за что в 1909 году был удостоен Нобелевской премии.

В XX веке электромагнитные волны начали прочно входить в быт людей. Еще до войны в квартирах горожан появились радиолы, затем - телевизоры, в 60-е годы распространившиеся необычайно широко. В 90-х годах в наш быт стали проникать радиотелефоны, микроволновые печи, пульты дистанционного управления телевизорами, видеомагнитофонами и т.д. Все эти приборы излучают или принимают электромагнитные волны.

электромагнитный протн излучение

Электромагнитные волны - неизбежные спутники бытового комфорта. Они пронизывают пространство вокруг нас и наши тела: источники ЭМ-излучения согревают и освещают дома, служат для приготовления пищи, обеспечивают мгновенную связь с любым уголком мира. Влияние электромагнитных волн на организм человека сегодня - предмет жарких споров. Так, например, в Швеции "электромагнитную аллергию" считают заболеванием. Хотя Всемирная Организация Здравоохранения пока классифицирует такую реакцию организма как "возможное заболевание". Среди его симптомов - головная боль, хроническая усталость, расстройства памяти.

"За два десятилетия работы я не встречала случаев электромагнитной аллергии, - говорит Нина Рубцова, врач, член международной экспертной комиссии программы ВОЗ "Электромагнитные поля и здоровье человека". - Но фобии, связанные с электромагнитными волнами, в обществе сложились". Есть ли у нас основания для них? И как свести к минимуму вероятный вред от воздействия излучения? Мы провели небольшое расследование.

1. Как действует электромагнитное излучение?

Все работающие электроприборы (и электропроводка) создают вокруг себя электромагнитное поле, которое вызывает движение заряженных частиц: электронов, протонов, ионов или молекул-диполей. Клетки живого организма состоят из заряженных молекул - белков, фосфолипидов (молекул клеточных мембран), ионов воды - и тоже обладают слабым электромагнитным полем. Под влиянием сильного электромагнитного поля молекулы, обладающие зарядом, совершают колебательные движения. Это даёт начало целому ряду процессов как позитивных (улучшение клеточного метаболизма), так и негативных (например, разрушение клеточных структур).

Всё неоднозначно. В нашей стране исследования влияния электромагнитных полей на человека и животных ведутся больше 50 лет. Проведя сотни экспериментов, российские ученые установили, что более всего подвержены влиянию растущие ткани, эмбрионы. "Выяснилось, что электромагнитные поля влияют также на нервную и мышечную ткани, могут провоцировать неврологические нарушения и бессонницу, а также сбои в работе желудочно-кишечного тракта, - объясняет Нина Рубцова. - Они меняют и частоту сердечных сокращений, и артериальное давление".

Влияние электромагнитного поля нельзя характеризовать как однозначно негативное - электромагнитное излучение используется в физиотерапии для лечения многих заболеваний: оно способно ускорять заживление тканей и оказывать противовоспалительный эффект. Как именно влияет на нас электромагнитное поле от обычных бытовых приборов и насколько оно вредно для здорового человека - вопрос спорный, поэтому разумно по возможности экранировать источники электромагнитного излучения и стараться свести к минимуму его воздействие.

Итак, все бытовые электроприборы являются источниками электромагнитного излучения, причём чем выше мощность, тем агрессивнее поле. Наиболее мощное оно у СВЧ-печей, холодильников с системой "без инея", электроплит и мобильных телефонов.

Сравнительно безвредным считается низкочастотное излучение, распространяющееся от электросети дома. Поле расходится от проводов, даже когда цепь не замкнута и электричество по ним не течет, но в значительной мере экранируется заземленными проводящими материалами, например стенами дома. Магнитную составляющую электромагнитных полей экранировать труднее, зато она исчезает, когда электроприбор выключен.

Исключение - электроприборы с трансформатором, выключенные, но остающиеся подсоединенными к сети (телевизор, видео, и др.). Более опасным считается высокочастотное электромагнитное излучение, источниками которого являются радио- и телепередатчики, а также радары.

2. Электромагнитное излучение дома

"В жилых помещениях достаточно грамотно расположить бытовые приборы: в их поле не должны попадать кровать и диваны, обеденный стол, то есть те места, где мы проводим много времени, - объясняет эксперт независимой компании по экологической экспертизе Ecostandard Дмитрий Давыдов. - При удалении от источника электрического излучения на двойное расстояние напряженность поля снижается в четыре раза. Это самый простой способ свести к минимуму воздействие излучения: например, не сидите слишком близко от телевизора".

Спальное место лучше расположить не ближе 10 см от стены, особенно в домах с железобетонными стенами. Хорошо, если у проводки есть третья заземляющая жила, можно также заменить обычную электропроводку на экранированную.

Лучше если провода и розетки будут находиться ближе к полу, а не на уровне человеческого пояса, как это часто бывает. Полы с электрическим подогревом генерируют поле до одного метра над поверхностью, поэтому их лучше не располагать под кроватью или в детской. Впрочем, этот недостаток можно компенсировать при помощи экранирующих красок, обоев и тканевых материалов.

Индукционные кухонные плиты генерируют сильные магнитные поля, предпочтительнее - металлокерамические варочные поверхности. Самые современные модели микроволновых печей относительно безопасны: сейчас большинство производителей уделяют особое внимание их высокой герметичности.

Проверить её можно, если пронести листик алюминиевой фольги перед дверцей работающей СВЧ-печи: отсутствие треска и искр подтвердит, что всё в порядке.

3. Электромагнитное излучение на работе

Для тех, кто много работает за компьютером, есть простое правило: между лицом и экраном должно быть расстояние около метра. И конечно, плазменные или жидкокристаллические экраны более безопасны, чем электронно-лучевые трубки. Радио- и мобильные телефоны - ещё один источник излучения, которого нам никак не избежать. Это приёмно-передающие устройства, которые мы держим возле уха и позволяем излучению воздействовать непосредственно на мозг. "Вопрос о степени вредности мобильных телефонов дискутируется, - комментирует проблему специалист Ecostandard Александр Михеев. - Мощность электромагнитного излучения мобильного телефона - величина непостоянная. Она зависит от состояния канала связи "мобильный телефон - базовая станция". Чем выше уровень сигнала станции в месте приёма, тем меньше мощность излучения мобильного телефона. В качестве мер предосторожности можно предложить следующее: носить телефон в сумке или портфеле, а не на поясе или на груди, использовать гарнитуру Handsfree, особенно при необходимости долгих разговоров, выбирать модели телефонов с наименьшей мощностью излучения, особенно для детей. Детям до 12 лет без необходимости мобильным телефоном вообще лучше не пользоваться".

4. Электромагнитное излучение на открытом воздухе

Линии электропередач высокого напряжения (ЛЭП) опасны для здоровья - под ними жильё строить запрещено, но проходить под ними можно. "Существует много гипотез, которые обосновывают вредное воздействие ЛЭП на наш организм, - поясняет Александр Михеев. - Согласно одной из них, ЛЭП ионизируют пролетающие рядом пылевые частицы, которые, попадая в легкие, передают свои заряды клеткам, нарушая их функции".

Многих из нас пугает близкое расположение антенн сотовой связи, являющихся источниками электромагнитных волн ультравысокой частоты, с ЛЭП. "Согласно существующим правилам, антенны передающих радиотехнических объектов рекомендуется размещать на отдельно стоящих опорах, но допускается и размещение на крышах зданий, в том числе жилых, - продолжает Александр Михеев. - Основная энергия излучения (более 90%) сосредоточена в довольно узком "луче", и он всегда направлен в сторону от сооружений и выше прилегающих построек. Это является необходимым условием для нормального функционирования системы связи".

Как сообщили нам специалисты Ecostandard, хотя теоретически эти антенны могут оказывать вредное воздействие на здоровье, на практике оснований для тревоги нет: исследования электромагнитной обстановки в зоне нахождения антенн были проведены специалистами разных стран, в том числе Швеции, Венгрии и России. В 91% случаев зафиксированные уровни электромагнитного поля были примерно в 50 раз меньше допустимого уровня.

5. Электромагнитные волны, которые лечат

Целое направление медицины - физиотерапия - успешно использует электромагнитное излучение для лечения различных заболеваний. О том, как это происходит, рассказывает кандидат медицинских наук, заведующий отделением физиотерапии и восстановительного лечения НИИ педиатрии и детской хирургии Росмедтехнологий, физиотерапевт Лев Ильин.

"Напомню, многие крупные молекулы нашего организма полярны, поэтому в результате воздействия на них непостоянного магнитного поля активизируются обмен веществ, ферментные процессы, улучшается клеточный метаболизм. Это позволяет применять магнитотерапию при отёках, лечении суставов и для рассасывания кровоизлияний. Действие импульсов постоянного тока малой силы на структуры головного мозга способствует более глубокому и спокойному сну. Такой электросон - важная часть терапии гипертонической болезни, неврастении, снохождения и некоторых сосудистых заболеваний. При острых воспалительных процессах применяют всем известное УВЧ - прибор, генерирующий электромагнитное поле ультравысокой частоты с короткой длиной волны. Ткани нашего организма поглощают эти волны и преобразуют их в тепловую энергию. В результате ускоряется движение крови и лимфы, ткани освобождаются от застоя жидкости (обычного при воспалениях), активизируются функции соединительной ткани. Аппарат для УВЧ-терапии позволяет также снимать спазмы гладкой мускулатуры желудка, кишечника, желчного пузыря, ускоряет восстановление нервной ткани, понижает чувствительность концевых нервных рецепторов, то есть способствует обезболиванию. А ещё уменьшает тонус капилляров и артериол, понижает артериальное давление и снижает частоту сердечных сокращений".

Среди различных физических факторов окружающей среды, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека и биологические объекты, большую сложность представляют электромагнитные поля неионизирующей природы, особенно относящиеся к радиочастотному излучению. Здесь неприемлем замкнутый цикл производства без выброса загрязняющего фактора в окружающую среду, поскольку используется уникальная способность радиоволн распространяться на далекие расстояния. По этой же причине неприемлемо и экранирование излучения и замена токсического фактора на другой, менее токсический фактор. Неизбежность воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) на население и окружающую живую природу стало данью современному техническому прогрессу и все более широкому применению телевидения и радиовещания, радиосвязи и радиолокации, использования СВЧ-излучающих приборов и технологий и т.п. И хотя возможна определенная канализация излучения, уменьшающая нежелательное облучение населения, и регламентация во время работ излучающих устройств, дальнейший технический прогресс все же повышает вероятность воздействия ЭМИ на человека. Поэтому здесь недостаточны упомянутые меры уменьшения загрязнения окружающей Среды.

Но возможность неблагоприятного влияния на организм человека электромагнитных полей (ЭМП) было обращено внимание еще в конце 40-х годов. В результате обследования людей, работающих в условиях воздействия ЭМП значительной интенсивности, было показано, что наиболее чувствительными к данному воздействию является нервная и сердечно-сосудистая система. Описаны изменения кроветворения, нарушения со стороны эндокринной системы, метаболических процессов, заболевания органов зрения. Было установлено, что клинические проявления воздействия радиоволн наиболее часто характеризуются астеническими и вегетативными реакциями.

В условиях длительного профессионального облучения с периодическим повышением предельно допустимых уровней (ПДУ) у части людей отмечали функциональные перемены в органах пищеварения, выражающиеся в изменении секреции и кислотности желудочного сока, а также в явлениях дискинезии кишечника.

При длительном профессиональном облучении выявлены также функциональные сдвиги со стороны эндокринной системы: повышение функциональной активности щитовидной железы, изменение характера сахарной кривой и т.д.

В последние годы появляются сообщения о возможности индукции ЭМИ злокачественных заболеваний. Еще немногочисленные данные все же говорят, что наибольшее число случаев приходится на опухоли кроветворных тканей и на лейкоз в частности. Это становится общей закономерностью канцерогенного эффекта при воздействия на организм человека и животных физических факторов различной природы и в ряде других случаев.

Видеодисплеи персональных компьютеров (ВДПК) используют в процессе повседневной деятельности миллионы служащих во всем мире. Компьютеризация в нашей стране принимает широкий размах, и многие сотни тысяч людей проводят большую часть рабочего дня перед экраном дисплея. Наряду с признанием несомненной пользы применение компьютерной техники вызывает у пользователей ПК беспокойство за свое здоровье.

Имеются статистические данные, согласно которым лица, работающие с ЭВМ, более беспокойны, подозрительны, чаще избегают общения, а также недоверчивы, раздражительны, склонны к повышенной самооценке, высокомерны, фиксируют внимание на неудачах.

Крупнейшими источниками электромагнитных излучений являются радио- и телевизионные средства связи и обработки информации, радиолокационные и навигационные средства, лазерные системы, воздушные линии электропередач.

Серьезного внимания заслуживают вопросы гигиенической оценки уровней ЭМИ, которым подвергаются лица, работающие в зоне действия излучений, но не связанные с обслуживанием радиотехнических устройств. По данным американского Агентства по охране окружающей среды, около 1% человеческой популяции подвергаются воздействию ЭМИ интенсивностью более 1мкВт/см2. При этом наибольшие значения интенсивности были зафиксированы в высотных зданиях, особенно на уровнях, соответствующих уровням размещения антенных систем.

Самые опасные поля - это поля СВЧ-диапазона. Сантиметровые и миллиметровые волны действуют на кожу. А дециметровые, проникая на глубину 10-15 см, уже напрямую бьют по внутренним органам.

К сожалению, вредное воздействие ЭМИ связано не только с источниками широкомасштабного излучения. Известно, что магнитное поле возникает вокруг любого предмета, работающего на электрическом поле. А это практически любой прибор, сопровождающий нас в быту (даже электрические часы).

Как утверждают сотрудники НПО "Взлет”, "замеры напряженности магнитных полей от бытовых электроприборов показали, что их кратковременное воздействие может оказаться даже более сильным, чем долговременное пребывание человека рядом с линией электропередач. Если отечественные нормы допустимых значений напряженности магнитного поля для населения от воздействия ЛЭП составляют 1000 мГс, то бытовые электроприборы существенно превосходят эту величину”, таблица 1.

Прибор 3 см 30 см 100 см

Фен 60-20000 1-70 0,1-3

Электробритва 150-15000 1-90 0,4-3

Телевизор 25-560 0,4-20 0,1-2

Эти данные объясняют тот факт, что отдельные мужчины отказываются пользоваться электрическими бритвами, ссылаясь на головные боли. Подобные жалобы можно услышать и от женщин, регулярно использующих фен для укладки волос.

Исследователи США и Швеции установили факт возникновения опухолей у детей при воздействии на них магнитных полей частоты 60 Гц и напряженностью 2-3 мГс в течение нескольких дней или даже часов. Такие поля излучаются телевизором, персональной ЭВМ. Немалые неприятности происходят и с автомобильным транспортом. "Большое значение проблема совместимости приобрела с быстрым развитием автотранспорта. Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32 процентах территории городов формируется в результате автомобильного движения. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле- и радиоприему. А также могут оказывать вредное воздействие на организм человека.”

Дисплеи персональных компьютеров, выполненные на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), являются потенциальными источниками мягкого рентгеновского, ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК), видимого, радиочастотного, сверх- и низкочастотного ЭМИ. Сотрудники Центра электромагнитной безопасности провели независимое исследование ряда компьютеров, наиболее распространенных на нашем рынке, и установили, что "уровень электромагнитных полей в зоне размещения пользователя превышает биологически опасный уровень.”

6. Последствия регулярной работы с компьютером без применения защитных средств

* заболевания органов зрения (60% пользователей);

* болезни сердечно-сосудистой системы (60%);

* заболевания желудочно-кишечного тракта (40%);

* кожные заболевания (10%);

* различные опухоли.

Особенно опасно электромагнитное излучение компьютера для детей и беременных женщин. Установлено, что у беременных женщин, работающих на компьютерах с дисплеями на электронно-лучевых трубках, с 90-процентной вероятностью в 1,5 раза чаще случаются выкидыши и в 2,5 раза чаще появляются на свет дети с врожденными пороками.

Персональные компьютеры (ПК) заняли прочное место в деятельности многих людей. Сейчас уже невозможно представить полноценную трудовую деятельность на предприятиях, в частном бизнесе, да и в процессе обучения без ПК. Но все это не может не вызывать обеспокоенности в отношении их вредного влияния на состояние здоровья пользователей. Недооценка особенностей работы с дисплеями, помимо снижения надежности и эффективности работы с ними, приводит к существенным проблемам со здоровьем.

Рекомендуется, например, чтобы экран дисплея находился от глаз пользователя на расстоянии не ближе, чем 50-70 см.

Режимы труда и отдыха при работе с ПЭВМ зависят от категории трудовой деятельности.

Все работы с ПЭВМ делятся на три категории:

1. Эпизодическое считывание и ввод информации не более 2 ч за 8-часовую рабочую смену.

2. Считывание информации или творческая работа не более 4 ч за 8-часовую смену.

3. Считывание информации или творческая работа более 4 ч за 8-часовую смену.

Продолжительность непрерывной работы с ПЭВМ не должна превышать 2 ч.

Если в помещении эксплуатируется более одного компьютера, то следует учесть, что на пользователя одного компьютера могут воздействовать излучения от других ПЭВМ, в первую очередь со стороны боковых, а также и задней стенки монитора. Учитывая, что от излучения со стороны экрана монитора можно защитить применением специальных фильтров, необходимо, чтобы пользователь размещался от боковых и задних стенок других дисплеев на расстоянии не менее 1м.

На мониторы рекомендуется устанавливать защитные фильтры класса полной защиты (Total shield), которые обеспечивают практически полную защиту от вредных воздействий монитора в электромагнитном спектре и позволяют уменьшить блик от электронно-лучевой трубки, а также повысить читаемость символов.

Западная промышленность уже реагирует на повышающийся спрос к бытовым приборам и персональным компьютерам, чье излучение не угрожает жизни и здоровью людей, рискнувших облегчить себе жизнь с их помощью. Так в США многие фирмы выпускают безопасные приборы, начиная от утюгов с бифилярной намоткой и кончая неизлучаемыми компьютерами.

В нашей стране существует Центр электромагнитной безопасности, где разрабатываются всевозможные средства защиты от электромагнитных излучений: специальная защитная одежда, ткани и прочие защитные материалы, которые могут обезопасить любой прибор. Но до внедрения подобных разработок в широкое и повседневное их использование пока далеко. Так что каждый пользователь должен позаботиться о средствах своей индивидуальной защиты сам, и чем скорее, тем лучше.

Заключение

Живые объекты излучают электромагнитные волны. Клетки, ткани и органы являются структурами с точными электрическими характеристиками. Движение зарядов в организме человека связано с метаболическими процессами, происходящими в организме. Огромное количество биохимических реакций сопровождается разнообразными частотными характеристиками собственного электромагнитного излучения.

Бурное развитие отраслей народного хозяйства привело к использованию во всех промышленных производствах, в медицине и в быту электромагнитных волн. Причем в ряде случаев человек оказывается подвержен их воздействию. Электромагнитные волны, взаимодействуя с тканями тела человека, вызывают определенные функциональные изменения. При интенсивном облучении эти изменения могут оказать вредное воздействие на организм человека.

Человек «приручает» электромагнитные волны, создает все более безопасные бытовые приборы, ведь знание природы воздействия электромагнитных волн на организм человека, норм допустимых облучений, методов контроля интенсивности излучений и средств защиты от них является совершенно необходимым для дальнейшего успешного их применения все в более новых отраслях науки и техники.

Список литературы

1. Интернет-сайт www.fizika.ru

2. Интернет-ресурс http://elementy.ru/

3. О.А. Прокудин «Безопасность жизнедеятельности» учебно-методический комплекс, Ульяновск, 2004.

4. Т.А. Хван, П.А. Хван. Основы экологии. Серия "Учебники и учебные пособия". Ростов н/Д: "Феникс", 2003. - 256 с.

5. Физика, 9 кл. / А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. М.: Дрофа, 2002

Размещено на Allbest.ru