Московский государственный университет путей сообщения
Институт управления и информационных технологий
Кафедра “Вычислительные системы и сети”
Доклад
По дисциплине “Экология”
Электромагнитное загрязнение окружающей среды
Выполнил: Меркулов С.Р УВМ - 411
В связи со стремительным развитием научно-технического прогресса, особенно за последние сто лет, все большее внимание привлекает проблема воздействия плодов этого процесса на жизнедеятельность человеческого организма. Огромную актуальность приобретает проблема воздействия на человека электромагнитных полей различного диапазона.
В радиодиапазоне электромагнитных волн, с момента изобретения радио, излучение нашей планеты выросло на несколько порядков и теперь, с позиции внешнего наблюдателя, мы выглядим как звезда, с возрастающей мощностью излучения. По объективным причинам человеческий организм не в состоянии адаптироваться к техногенному электромагнитному излучению и, возможно, не имеет соответствующих адаптационных механизмов. Эта проблема уже получила название электромагнитного смога. Широкое распространение индивидуальной мобильной связи безусловно придает этой проблеме особую актуальность.
Особенность мобильных телефонов, как генераторов электромагнитного излучения, состоит в том, что они находятся в непосредственном контакте с человеческим организмом как во время передачи полезного сигнала и его приема, так и в режиме ожидания. Причем контакт этот довольно глубокий, т.к. осуществляется с клетками головного мозга, на них соответственно и воздействуя в первую очередь. Вопрос о влиянии излучения мобильных телефонов в частности, а техногенных излучений в более широком аспекте вообще на человеческий организм как биологическую гиперкомплексную систему теперь исключительно актуален и имеет выраженный коммерческий оттенок. Если выпущенное на рынок устройство генерирует вредные для организма электромагнитные колебания, то оно, несомненно, должно быть запрещено и производитель, естественно, понесет значительные финансовые потери. Вся проблема заключается в адекватном определении вредности для биоформы того или иного излучения, причем этот фактор имеет несколько составных частей. Из них можно выделить частотную, амплитудную и фазовую.
Под частотной проблемой понимается анализ вредности (или полезности) того или иного спектра электромагнитного излучения. Суть в том, что формирование любого биологического организма в среде обитания происходит не в условиях его полной изоляции от окружающего мира, а наоборот, в рамках полного и максимально глубокого контакта. В течение миллионов лет существования органическая жизнь на планете развивалась в условиях воздействия естественных электромагнитных полей и не только хорошо к ним приспособилась, но и не может без них существовать. Поэтому изоляция живого организма от этих излучений, являющихся неотъемлемой частью среды обитания, принесет только вред. Главный вопрос в том, какие излучения являются для человека полезными, а какие, наоборот, вредными. Например, солнечное излучение, согласно общему мнению, является весьма полезным, если не считать периоды активного Солнца и наличие озоновых дыр в атмосфере. А как быть с искусственным излучением в соляриях ультрафиолетовых ламп, дающих совершенно иной спектр излучения, но с сильным присутствием ультрафиолетовой компоненты. Целенаправленно они практически не проверялись на негативность последействия — дают хороший загар и замечательно, а какие могут возникнуть последствия – продавцов этих услуг особо не интересует. Необходимо провести обследование организма (и не одного, а как минимум контрольной группы, разного возраста, разных типов кожи и т.д.) до искусственного загорания, во время его и после. Нереальность такого исследования совершенно очевидна, тем более, что владельцам косметических кабинетов это не только абсолютно не нужно, но и может оказаться крайне вредным. Аналогичная ситуация возникает при эксплуатации любого прибора, генерирующего электромагнитные колебания того или иного спектра.
Феномен слабых и сверхслабых воздействий на биологические и физические системы
Многочисленными исследованиями установлены интереснейшие факты, связанные со слабыми и сверхслабыми воздействиями различной природы на разнообразные физические и биологические объекты и процессы. Несмотря на то, что интенсивность этих воздействий исключительно мала, факты такого влияния однозначно зафиксированы для самых различных типов воздействий и разнообразных физических систем. Эта проблема получила название «проблема КТ» в связи с тем, что во многих случаях мощность или интенсивность воздействия на систему заведомо меньше (иногда на порядок) энергии фононов — тепловых колебаний атомов, определяемых как произведение постоянной Больцмана (К) на среднюю температуру системы Т. Подобное воздействие, меньше уровня теплового шума, на первый взгляд, никакого результата на систему оказывать не в состоянии. Однако экспериментальные данные утверждают совершенно иное. При изучении влияния импульсных магнитных полей (ИМП) на конденсируемые среды установлено, что кратковременное воздействие слабых ИМП вызывает долговременное изменение структуры и физических свойств широкого класса немагнитных материалов, причем наблюдается запаздывание проявления эффектов после окончания воздействия и долговременный немонотонный характер кинетики этих процессов. Например, под воздействием очень слабого ИМП с амплитудой порядка 0,015 Тл на модельный полимер меняются температура плавления, энергия активации и температура кристаллизации, причем не сразу, а через 25 часов после снятия воздействия и остаются неизменными в течение 1500 часов!
Были получены аналогичные результаты по воздействию слабых ИМП (0,4 Тл) на плоскопараллельные пластины монокристаллического кремния. Установлено, что кратковременное воздействие ИМП приводит к долговременным немонотонным изменениям, на сей раз топологии поверхности. Зафиксированные изменения достигают максимума в районе 150 – 200 часов после снятия воздействия. Похожие эффекты наблюдаются в высокотемпературных сверхпроводниках и пленках борида циркония, нанесенных на стальную подложку. Строгого объяснения эти факты пока не имеют, и хотя очевидно, что мы имеем дело с одним и тем же физическим механизмом, для каждого конкретного случая обычно подбирается более или менее удобоприемлемое объяснение.
Аналогичные по сути явления наблюдались и в биологических системах. В обзоре по магнитобиологии отмечается, что хотя магнитобиология развивается уже порядка 20 лет, до сих пор отсутствует теория и общие физические концепции, нет даже предсказательных теоретических моделей. Магнитобиология изучает, в основном, биологические реакции и механизм действия очень слабых (менее 1 мТл) магнитных полей. Предполагается, что для биологических систем действия таких полей лежат ниже порога включения защитных биологических механизмов и способны накапливаться на субклеточном уровне — уровне генетических процессов. При этом делаются предположения об информационном характере действия слабых физико-химических факторов на биологические системы, полагая, что такие системы находятся в состоянии весьма далеком от равновесия, и достаточно слабого воздействия, чтобы система прошла точку бифуркации, реализовав биологическое усиление слабого сигнала магнитного поля. Вопрос о том, почему тепловые флуктуации, величина которых на десять порядков превосходит квант энергии магнитного поля, не разрушают магнитобиологический эффект, связывают с идеей когерентного воздействия внешнего фактора на фоне некогерентного теплового шума. Тогда за счет пространственной когерентности можно раскачать систему осцилляторов и высвободить квант энергии коллективного возбуждения, хотя и по этому поводу существуют различные воззрения.
В общем представлении диссипативный резонанс — это явление нарастания колебаний под действием внешних периодических сил за счет образования в системе структуры порядка. Это частный случай более общего класса процессов самоорганизации в диссипативных структурах, отличительной особенностью которого является квазипериодический характер изменения некоторых параметров системы. Диссипативный резонанс является принципиально новым классом физических явлений резонансного типа. Одна из его характерных особенностей — отсутствие какой-либо выделенной резонансной частоты, поскольку система обладает способностью «настраиваться» на произвольную внешнюю частоту, при этом время нарастания колебаний определяется не временем установления колебаний, а именно временем настройки системы (временем возникновения структуры порядка). Однако явление диссипативного резонанса представляет собой лишь один из возможных кооперативных механизмов воздействия электромагнитных полей низкой интенсивности на биологические и физико-химические системы.
Явление стохастического резонанса было обнаружено примерно двадцать лет назад и получило название стохастической фильтрации. Было установлено, что наличие источников шума в нелинейных динамических системах может индуцировать принципиально новые режимы функционирования, которые не могут быть реализованы в отсутствие шумов. Оказалось, что шум в таких системах может играть конструктивную роль, вызывая рост степени порядка. Эффект стохастического резонанса определяет группу явлений, при которых отклик нелинейной системы на слабый внешний сигнал заметно усиливается с ростом интенсивности шума в системе. Эффект стохастического резонанса представляет собой фундаментальное общее физическое явление, которому присущи общие фундаментальные свойства, проявляющиеся в увеличении степени порядка в выходном сигнале при оптимальном уровне шума.
Есть основания полагать, что в процессе жизнедеятельности живые организмы приспособились использовать неустранимый внутренний шум и шум окружающей среды для оптимального выделения полезной информации, т.е. той составляющей, о которой мы упоминали выше.
При воздействии периодическим сигналом на стохастические системы имеет место стохастическая синхронизация, т.е. может происходить захват системой частоты внешнего сигнала и появляется возможность управлять параметрами системы, находящейся в состоянии стохастической нелинейной динамики, может иметь место также синхронизация слабым внешним периодическим сигналом ансамбля стохастических резонаторов. Этот случай особенно важен для исследования биологических систем. Новое обстоятельство связано с тем, что роль шумового колебания, необходимого для реализации стохастического резонанса, выполняет внутренний шум биологической системы.
Структурный каркас кристаллической решетки можно представить как некую упорядоченную периодическую полевую структуру. Впервые эту мысль высказал Эрвин Шредингер – «Я склонен рассматривать все строение кристаллической решетки как нечто весьма родственное стоячей волне де-Бройля. По-видимому, решетка и может трактоваться подобным образом; однако такая задача необыкновенно сложна вследствие очень сильного взаимодействия между этими волнами». Для эффективного воздействия на такую структуру необходимо обеспечить информационное подобие топологии или структуры поля воздействующего агента и структуры кристаллической матрицы. Таким достаточно универсальным агентом представляется соответствующим образом структурированное электромагнитное поле. Тогда весь процесс взаимодействия можно представить как взаимодействие полевых структур или волновых функций. На этом пути, однако, возникают громадные трудности. Для расчета структур даже небольших молекул необходимо оперировать с числом параметров порядка 105, что нереально и приходится прибегать к «химической и математической интуиции» и заниматься построением «догадок».
Воздействие электромагнитных полей на воду
Поскольку вода является существенным компонентом практически всех биологических объектов (человеческий организм на 62% состоит из воды), и ее, вследствие совершенно уникальных свойств, можно рассматривать как некий мостик между миром живой природы и, условно говоря, миром минералов, то исследователи провели работу по изучению взаимодействия ММ-полей с водой и водосодержащими объектами. Им удалось обнаружить, что вода обладает новым, до сих пор скрытым глубинным свойством — резонансно-волновым состоянием и что система «водная компонента биообъекта — резонансные электромагнитные ММ-волны» играет особую роль в природе. Молекулярные осцилляторы водной компоненты живого организма, самосинхронизируясь на резонансных частотах, могут представлять естественный внутренний источник и проводник резонансных ММ-волн. Система этих колебаний задает структуре биологической среды пространственную и временную организацию.
При исследовании воздействия постоянного магнитного поля на водные структуры был обнаружен эффект сверхслабой генерации резонансных КВЧ-волн водой и биотканями на частотах вблизи 25 и 50 ГГц, хотя на этих частотах без магнитного поля нет радиоотклика при КВЧ-воздействии. Оказалось также, что вода обладает длительной ориентационно-магнитной памятью. Воздействие переменного магнитного поля, в отличие от постоянного, может оказывать структурообразующее влияние на диэлектрические ассоциированные жидкости, провоцировать образование замкнутых или свернутых в спираль цепочек молекул. Пропусканием воды через переменное магнитное поле создаются условия для образования ассоциатов кольцевой (плоской или объемной) структуры, минимизирующих энергию взаимодействия с переменным во времени магнитным полем. Взаимодействие с переменным магнитным полем может осуществляться не только через электрические дипольные моменты молекул, но и за счет аксиального тороидного момента макромолекулярных ассоциатов, электрический дипольный момент которых в целом может быть равен нулю. В случае воды образование такого рода ассоциатов понижает эффективную диэлектрическую проницаемость. Понимание структурных особенностей воды дало новый импульс к исследованию влияния на ее свойства слабых воздействий. Обнаружено влияние фонового излучения и геомагнитного поля. С учетом того, что вода как конденсированная среда представляет собой сложную пространственную молекулярную конфигурацию, гексагональные фрагменты которой обладают элементарными магнитными моментами, ортогональными их плоскостям, которые взаимно скомпенсированы, то можно прийти к выводу, что вместе с неорганическими ионами водный матрикс образует самоорганизующуюся, упорядоченную фрактальную структуру.
Согласно исследованиям, проведенным в Центре традиционных методов диагностики и лечения МЗ РФ, среднее значение изменения проводимости воды при воздействии излучения мобильного телефона 5-10 мкА.
Мы считаем, что организующее воздействие на водные структуры оказывают только те электромагнитные поля (даже и чрезвычайно слабые), которые высокоорганизованы и информационно структурированы. Если в случае мощных воздействий можно ожидать лишь грубое, силовое влияние на систему, то в области слабых и сверхслабых воздействий можно ожидать проявления неожиданных эффектов и феноменов, вследствие неоднозначности результатов внешнего воздействия на множество неразрушаемых функциональных степеней свободы объектов воздействия. Можно даже предположить, что если мощность воздействия возрастает, то его точность влияния и способность к структурным преобразованиям уменьшается, в результате чрезвычайно мощное воздействие неминуемо приведет систему к полному хаосу. Возникает вопрос, а за счет чего в процессе своей жизнедеятельности биологическому организму удается поддерживать столь высокий уровень организованности, откуда черпает он необходимые информационные ресурсы. С точки зрения физики одним из первых на этот вопрос попытался ответить основатель квантовой механики Эрвин Шредингер в своей книге «Что такое жизнь. Физический аспект живой клетки».
Отличие любого живого организма от мертвого или объекта неживой природы состоит в том, что биологический организм, являясь чрезвычайно открытой системой, питается, дышит, ассимилирует и обменивается энергией с окружающей средой. Поскольку в процессах метаболизма нет ничего мистического или эзотерического, то они должны увеличивать энтропию, но поскольку этого не происходит на протяжении длительного периода, значит, живому организму удается как-то избавляться от избытков энтропии, эффективно извлекая из окружающей среды отрицательную энтропию. Неуклюжее понятие отрицательная энтропия Шредингер предложил заменить более изящным – энтропия, взятая с отрицательным знаком, есть сама по себе мера упорядоченности. Теперь просто процитируем великого физика.
Исходя из изложенной концепции Шредингера, можно сделать много интересных предположений. Первое из них – геофизическое электромагнитное поле играет огромную позитивную роль в обеспечении жизнедеятельности биологических организмов, поскольку взаимодействие его с организмом приводит к уменьшению энтропии, а следовательно, к повышению структурной сложности организма, степени его упорядоченности. Если электромагнитное поле соответствующим образом информационно структурировано и гармонично, т.е. когерентно упорядочено, то взаимодействие организма с таким полем является чрезвычайно полезным и благотворным. Адаптация особенно важна, когда субформы биологического организма (а они без сомнения являются объектами весьма упорядоченными) входят в резонансное взаимодействие с другими носителями упорядоченных структур, в том числе и с электромагнитным полем, поскольку при резонансном взаимодействии встречный обмен энергией и информацией происходит при максимально благоприятных условиях. Если электромагнитное поле уже адекватно структурировано и дифференцировано, то такой обмен еще более облегчается. Но носителями упорядоченных структур могут быть не только чисто волновые поля. В неживой природе имеются объекты, обладающие высочайшей степенью структурной организации. Это, во-первых, кристаллы, во-вторых, чистые и совершенные металлы, обладающие кристаллической структурой, в принципе равноценной природным кристаллам. С давних времен известно, что контакт между совершенным кристаллом и биологическим организмом приводит к резонансному взаимодействию между ними и повышению структурного совершенства организма. Естественно, чем более совершенен кристалл, тем более благотворным для организма является взаимодействие. Однако необходимо заметить, что вследствие развития нанотехнологий появились структуры, по своему совершенству и структурной упорядоченности намного превосходящие природные кристаллы.
С точки зрения Шредингера любая упорядоченная материальная структура создает периодическое поле электромагнитной природы и этим же полем поддерживается. В результате наиболее адекватным агентом внешнего воздействия будет также электромагнитное поле. Для управления процессом саморегуляции любой системы наиболее перспективным представляется ее резонансное взаимодействие с воздействующим фактором — в нашем случае — со специально организованным периодическим фрактальным электромагнитным полем. Такое взаимодействие, включая резонанс частоты колебания поля и структуры живой или неживой материи, будет способствовать процессу перестройки в направлении стабилизации и совершенствования ее периодичности (устранения дефектов) при минимальных затратах энергии. В силу принципа фрактальности резонансное взаимодействие возможно не только при размерном совпадении структур поля и объекта, но и при их кратном масштабном подобии. Для эффективного резонансного взаимодействия прежде всего следует обеспечить точность достижения условий резонанса, а не интенсивность воздействующего на вещество поля.
studfiles.net
Александр Николаевич Стожаров, зав. кафедрой Белорусского государственного медицинского университета, доктор биологических наук, профессор
Что нас окружает.
Давайте разберемся, насколько справедливы и объективны данные о столь мощном действии электросмога. Ниже приведу данные об излучении, а вернее о величинах плотности потока (ПП) электромагнитного излучения различных источников. Плотность потока измеряется в единицах мощности (Вт, мВт, мкВт), приходящейся на единицу площади (м2, см2).
| Источник | ПП, мкВт/см2 | Эффект | Мобильный телефон* | БС** | Превышение |
| Резонанс Шумана | 0, 0000001 | Воздействие на мозг | 25 км | 900 км | - |
| Естественный электромагнитный фон | 0, 000001 | 2500 м | 90 км | 10 раз | |
| Техногенно-измененный фон (среднее значение) | 0, 01 | Изменение уровеня мелатонина в мозгу человека, изменение электроэнцефалограммы, обратимые повреждения ДНК. | 25 м | 900 м | 100000 раз |
| Нормируемое значение ПП от радиотелефонов. | 2 | Способен вызывать лейкоз у детей. | 5 м | 180 м | 20000000 раз |
| Нормируемое значение ПП от базовых станций (БС) сотовой связи. | 10 | Необратимые повреждения ДНК | 0.8 м | 30 м | 100000000 раз |
| Нормируемое значение ПП от сотовых телефонов. | 100 | В течение 2 минут изменяет проницаемость гемато-энцефалического барьера. | 25 см | 9 м | 1000000000 раз |
| Термический эффект | 10000 | Неконтролируемая гибель клеток | 0.25 см | 9 см | 100000000000 раз |
* В графе указаны расстояния, на которых формируется указанное значение ПП от работающего сотового телефона. ** В графе указаны расстояния, на которых формируется указанное значение ПП от работающей базовой станции. |
За нулевую отметку взято значение ПП резонанса Шумана. Что это такое? Это сверхнизкочастотное электромагнитное воздействие, открытое немецким физиком Т.Шуманом, которое существовало всегда, при воздействии которого происходила эволюция всего живого на Земле и в условиях которого происходило равитие человечества. Откуда оно возникает? Источником сверхнизкого излучения является существование двух заряженных сфер гигантских размеров: токопроводящей земной поверхности вследствие постоянной грозовой деятельности ( в одну секунду на Земле происходит в среднем около 100 гроз), а также ионосферы (слой атмосферы на высоте примерно 100 км от земной поверхности), которая заряжается «солнечным ветром». Между этими сферами находится атмосфера, которая является слабым проводником электрического тока. Подобное строение является фактором возникновения в промежуточном слое устойчивых сверхнизкочастотных колебаний, которые практически не затухают и имеют фиксированные частоты. Среди них выделяется частота около 8 Гц, которая полностью совпадает с частотой альфа-ритма мозга человека. Обратите внимание, такая же частота является обязательной во время разговора по мобильному телефону стандарта GSM. Вообще считается, что резонанс Шумана является связующей ниточкой нас с природой.
Еще в 50-ые годы 20 века было доказано, что интенсивность резонанса Шумана непосредственным образом влияет на высшую нервную деятельность человека, а также его интеллектуальные способности. При этом следует учитывать, что интенсивность волн Шумана крайне низка и составляет всего доли пикоВатт/см2. Отсюда совершенно очевидно, что даже это крайне малое воздействие способно влиять на человека. Именно поэтому оно и было взято в качестве отправной точки.
А теперь сравните другие истояники электросмога и их интенсивности. Их воздействие превышает естественный уровень в миллионы и даже триллионы раз. Следовательно, мы живем в условиях чрезвычайно сильного электромагнитного шума, который бьет по нашему организму. И стоит ли после этого удивляться, что мы реагируем на это воздействием изменением своего здоровья и болезнями.
Электрочувствительность
Что такое электрочувствительность?
Это новый термин, который недавно вошел в терминологию экологических медиков. Не каждый врач еще знаком с ним. Обозначает повышенную чувствительность к компонентам электросмога, т.е. электромагнитным полям различных частот, начиная со статического электричества и кончая СВЧ диапазоном. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения имеется около 5% электрочувствительных индивидуумов.
Каковы основные признаки электрочувствительности? Это, в основном, неопределенные жалобы, которые возникают у человека в результате пребывания его в помещениях (на работе, в домашней обстановке). К наиболее общим можно отнести:
Общие симптомы:
Нарушение концентрации внимания
Головные боли
Слабость
Потеря работоспособности
Непреходящая усталость
Приступы головокружения
Плохой, поверхностный сон
Потеря сил
Снижение потенции
Состояние внутреннего опустошения
Нестабильность температуры тела
Аллергические реакции
Симптомы со стороны нервной системы:
Функциональные нарушения центральной и вегетативной нервной систем
Изменения электроэнцефалограммы
Неврастенические проявления
Склонность к потению
Легкое дрожание пальцев
Симтомы со стороны сердечно-сосудистой системы: Кардиоваскулярные нарушения
Ваготонические нарушения сердечно-сосудистой системы
Нестабильность пульса
Нестабильность артериального давления.
Реакция со стороны различных систем организма на действие электросмога хорошо видна на следующем рисунке. В нём представлены данные исследования на добровольцах, проведенные в Далласком центре экологической медицины (США). Хорошо видно, что единственное выраженнное совпадение чувствительности сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем происходит в области частоты 50 Гц. Следовательно, организм реагирует на электросмог, к сожалению на той частоте, с которой наиболее часто сталкиваемся мы как дома, так и на работе.На нас эта частота действует и ночью, когда организм расслаблен и отдыхает. Вот почему так важно знать распределение электросмога в области нашего спального места и почему так важно первым его санировать.
Для большинства врачей люди, страдающие от электросмога не совсем желательные пациенты. Чаще всего им приписывают диагноз астено-вегетативный или астенический синдром.
Наиболее часто электрочувствительность встречается у жителей средней полосы (сюда следует отнести и Беларусь), а также в северных странах. В станах средиземноморья такая патология не встречается. Женщины менее чувствительны с электросмогу, чем мужчины. Наиболее выражен этом сиптомокомплекс у «сов» и меньше у «жаворонков». Более чувствительны метеозависимые люди и индивидуумы, реагирующие на геомагнитные явления (магнитные бури). Имеют значения ранее перенесенные заболевания, никотиновая и алкогольная зависимости. Степень проявления электрочувствительности строго индивидуальна.
Основной причиной электрочувствительности считают пониженный порог реакции тканей и систем организма на воздействие электромагнитных полей различных частот.
Гипотезой, объясняющей действие электросмога является явление торможения электрическим и/или магнитным полем любой частоты выработки гормона мелатонина шишковидной железой (эпифизом) в головном мозгу у человека. Мелатонин регулирует биологические ритмы, в том числе околосуточный ритм.
В результате такого ингибирования эндокринная система человека переходит в возбужденное состояние и нарушаются процессы возбуждения-торможения в коре мозга. Этим электрочувствительность напоминает другой известный симптомокомплекс — зимнюю или сезонную депрессию.
Согласно последним данные не только компоненты электросмога могут быть ответственны за перечисленную симптоматку. Свой вклад могут вносить стресс, шум, химические компоненты (формальдегид), металлические пломбы (амальгама). Все перечисленные факторы могут усиливать неблагоприятное воздействие электромагнитных полей.
Расчет SAR
Если Вы внимательно изучали инструкцию к своему сотовому телефону, то должны были обратить внимание на раздел, который обычно помещается в конце, или в отдельно прилагаемой брошюрке и посвященный безопасности вашего аппарата. В нем Вы обязательно встретите термин SAR. Года три-четыре назад, информацию о нем в инструкциях не давали и ее трудно было даже найти в Интернете. Именно благодаря настойчивости потребителей, когда стали накапливаться данные о негативных эффектах микроволнового излучения сотовых телефонов, мы обязаны обнародованиею этих величин.
SAR (Specific Absorption Rate) — это величина удельной поглощенной энергии электромагнитного поля (ЭМП) в тканях человека.Почему удельной? Потому, что ее расчет производят на определенную массу ткани, чаще всего на килограмм. Почему поглощенной энергии? Дело в том, что электромагнитная энергия, которая излучается, к примеру, сотовым телефоном, вызывает усиление колебательных, вращательных движений молекул, что выражается в увеличениием температуры ткани (см. анимацию слева). Величина SAR имеет размерность Вт/кг. Думаю, что это понятно! Ватты — это та мощность ЭМП, которая поглотилась 1 кг ткани.
В инструкции к телефону приводятся конкретные значения SAR для данной разновидности аппарата. Так, к примеру, в инструкции к Motorola V220 написано: «Наибольше значение SAR для данной модели телефона при испытании ее в действии в положении около уха составляет 0, 9 Вт/кг».
Как получена эта величина и велико ли значение, равное 0, 9 Вт/кг. Давайте разберемся в этом. Для определеия SAR у производителей есть два способа. Оба основаны на использовании специальных манекенов. Согласно ним, испытуемый телефон помещают в определенном положении около головы манекена (фантома), который слабо напоминает свойства человеческих тканей. Внутри фантома помещают датчики, которые измеряют небольшие повышения температуры, или измеряют значения плотности потока ЭМП. Естественно, датчики должны иметь предельно малые размеры и помещать их нужно в разные точки пространства. Телефон переводят на максимальный режим мощности и регистрируют с помощью компьютера показания датчиков в «голове» фантома. Затем, используя инженерные расчеты, с помощью специальных программ рассчитывают трехмерное распределение электромагнитного поля и на основе этого высчитывают SAR.
Какое значение SAR является приемлемым? До 2001 года такой величиной было значение 2 Вт/кг. С 2001 года его уменьшили (из-за массы данных о негативных медицинских последствиях сотовой связи) до 0, 8 Вт/кг.
Как видно, измерить SAR очень сложно. До сих пор нет единой методики. Голова манекена — не голова человека. В голову человека нельзя поместить датчики.
Более того, условия измерения лишь отдаленно напоминают реальные условия пользования телефоном. Следовательно, надо вести поиск других способов расчета SAR. Может быть более упрощенных и приближенных, но реально отражающих взаимодействие ЭМП с биологическими структурами.
С другой стороны, действительно ли ваш телефон обладает гарантированной фирмой значением SAR. Возьмем весьма распространенный случай. В программное обеспечение вашего мобильника вмешались. Например при предпродажной прошивке, при замене программного обеспечения во время ремонта, при манипуляциях с инженерным меню и др. А ведь именно программа, «зашитая» в микросхемах и находящаяся во внутренностях вашего телефона, управляет его выходной мощностью. Например, вблизи базовой станции она уменьшает, а вдали — увеличивает мощность аппарата. После вышеупомянутых вмешательств уже никто, особенно производитель не сможет гарантировать излучающую способность мобильника. И тогда возле вашей головы окажется довольно мощная радиостанция.
С учетом всего описанного, для анализа излучающей способности мобильных телефонов нами разработана уникальная методика, а также компьютерная программа для моделирования распределения SAR в тканях и органах человека в условиях, приближенных к реальности. При этом рассчитываются усредненные значения SAR в наиболее значимых тканях: коже головы, костной ткани черепа, сером и белом веществе мозга, слуховом нерве, мозжечке, хрусталике глаза, щитовидной железе (почему именно эти ткани, щелкните по ссылке). Более того, графические возможности программы позволяют визуально представить распределение SAR внутри головы пользователя. В результате подобных расчетов можно увидеть, превышены или находятся в пределах нормы рассчитанные показатели. Если они не превышены, то все в порядке. Таким телефоном можно смело и без опасений пользоваться.
На нижних рисунках показаны результаты сравнения двух мобильных телефонов: слева Motorola V220 и справа Philips 330. Зеленой линией показано нормированное значение SAR (0, 8 Вт/кг). Красная линия показывает распределение SAR в сером, фиолетовая — белом веществе мозга. Хотя плотность потока обоих телефонов не превышает гигиенических нормативов, значение SAR в мозгу от Motorola V220 превышает установленную норму почти в 2 раза. Напротив, Philips 330 характеризуется довольно низкими значениями SAR для всех органов.
В настоящее время единственным критерием, который предложен в гигиенической практике Беларуси и России и позволяет установить безопасность сотового телефона, является измерение плотности потока (ПП) ЭМП. Однако, наш опыт показывает, что не совсем верно. Даже при одинаковых значениях ПП телефоны могут формировать различный SAR. Это обусловлено различными причинами.Например, их конструктивными особенностями. Так, мобильники без наружной антенны обладают несколько большей направленностью. Это, кстати, обнаруживается по пропаданию связи в местах с низким уровнем сигнала. Такие телефоны, даже при одинаковой ПП будут формировать в тканях человека большие значения SAR.
В разработанной нами методике моделирования значений SAR в тканях человека использован известный в радиационной дозиметрии принцип консервативности, смысл которого состоит в расчете наибольших значений и величин. Это и понятно, лучше перестраховаться, чем недооценить действие небезопасного для человека фактора.
www.ronl.ru
Министерство образования и науки
ФГОУ СПО «ВАМК»
РЕФЕРАТ
по дисциплине «экология»
на тему «электромагнитные загрязнения»
Выполнил:
Проверила:
Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последней трети XX века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды - электромагнитный. К его появлению привело развитие современных технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, некоторых видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов. В настоящее время мировой общественностью признано, что электромагнитное поле искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью.
Проблема электромагнитной безопасности и защиты окружающей природной среды от воздействия ЭМП приобрела большую актуальность и социальную значимость, в том числе на международном уровне. Целью данной дипломной работы является изучение воздействия электромагнитного излучения на окружающую среду. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
Экономические аспекты. Новые промышленные технологии привели к созданию и повсеместному распространению источников электромагнитного излучения. Применение радиотехнических приборов и систем, новых технологических процессов приводит к излучению электромагнитной энергии в окружающую среду . В основном повышение
2
уровня ЭМИ связано с ускоряющими темпами развития средств связи и информатизации, без которых дальнейший научно-технический прогресс стал невозможен.
С начала 90-х годов произошли изменения в структуре источников ЭМП, связанные с возникновением их новых видов (сотовой и других видов персональной и мобильной коммуникации), освоением новых частотных диапазонов теле- и радиовещания, развитием средств дистанционного наблюдения и контроля и т.д. Особенностью этих источников является создание равномерной зоны "радиопокрытия", что является ничем иным, как увеличением электромагнитного фона в окружающей среде.
Анализ планов отраслей связи, передачи и обработки информации, транспорта и ряда современных технологий показывает, что в ближайшем будущем будет нарастать использование технических средств, генерирующих электромагнитную энергию в окружающую среду.
В условиях перехода к рыночной экономике крайне необходимо введение экономических механизмов регулирования ЭМИ Введение экологического налога за воздействие ЭМИ предусмотрено проектом соответствующей главы Налогового кодекса РФ.[13]
Экологические аспекты. Технологическое развитие информационного общества привело к тому, что в условиях постоянного воздействия ЭМП находится значительная часть экосистем, особенно в условиях городов, на прилегающих к городам территориях, а также локально в практически незаселенных условиях. Анализ опубликованных данных показывает наличие высоких уровней ЭМП, в том числе тепловых значений, в местах недоступных для человека, но заселенных представителями флоры и фауны. Однако нормирование ЭМП как физического фактора внешней среды проводится только с целью его санитарно-гигиенической оценки для человека, а экологические нормативы для источников ЭМП в нашей стране отсутствуют.[1] Проведенный анализ экспериментальных работ показывают,
3
что ЭМП является весьма чувствительным фактором для всех элементов экосистем от человека до простейших.
Социально- политические аспекты. ХХI век характеризуется ведущей ролью научно-технического прогресса и интеллектуализацией всего процесса промышленного развития.
Загрязнение окружающей среды электромагнитным излучением приняло угрожающий характер и практически выходит из-под контроля. Если раньше воздействию гигиенически значимых уровней электромагнитного излучения подвергался ограниченный круг людей и это было в основном связано с их профессиональной деятельностью, то в настоящее время можно говорить о воздействии ЭМИ на все население. Возникла актуальная проблема определения оптимальных соотношений между последствиями научно-технического прогресса и правами человека на благоприятную окружающую среду. Действующие в России нормативные документы, регламентирующие воздействие ЭМИ различных источников, неадекватно отражают сущность произошедших перемен, являются по ряду вопросов спорными и противоречивыми.
Учитывая сказанное, одной из важнейших задач Правительства России на ближайшие годы должна быть разработка новых Санитарных норм и правил, регламентирующих воздействие ЭМИ.
В последние годы на Земле сложились новые экологические условия, характеризующиеся термином "электромагнитное загрязнение среды", введенным в обиход Всемирной Организацией Здравоохранения.
В связи с этим в данной главе рассматриваются основные естественные и антропогенные источники электромагнитного излучения, а также
4
биологические эффекты действия электромагнитного излучения на живые организмы.
Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение электрических и магнитных полей. Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту и длину волны. Длина волны зависит от скорости распространения излучения. Скорость распространения электромагнитного излучения (фазовая) в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приемнику, в том числе и через вакуум.[5]
Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам. Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.
Распространение электромагнитных волн, временны́е зависимости электрического E (t) и магнитного H (t) полей, определяющий тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации и прочие особенности зависят от источника излучения и свойств среды.
5
Таблица 1. Диапазоны электромагнитного излучения
| Вид излучения | Длина волны, м | Частота волны, Гц |
| радиоволны | 103 – 104 | 3·105 – 3·1012 |
| световые волны: 1) Инфракрасное излучение 2) Видимый свет 3) Ультрафиолетовое излучение | 5·10-4 – 8·10-7 8·10-7– 4·10-7 4·10-7 – 10-9 | 6·1011 – 3,75·1014 3,75·1014 – 7,5·1014 7,5·1014 – 3·1017 |
| рентгеновское излучение | 2·10-9 – 6*10-12 | 1,5·1017 – 5·1019 |
| гамма-излучение | <6·10-12 | >5·1019 |
Электромагнитные излучения различных частот (таблица 1) взаимодействуют с веществом также по-разному. Процессы излучения и поглощения радиоволн можно описать с помощью соотношений электродинамики; а для волн оптического диапазона и жестких лучей необходимо учитывать их квантовую природу.[15]
Из-за больших значений λ распространение радиоволн можно рассматривать без учёта атомистического строения среды. Исключение составляют только самые короткие радиоволны, примыкающие к инфракрасному участку спектра. В радиодиапазоне слабо сказываются и квантовые свойства излучения.
Радиоволны возникают при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн.
Естественным источником волн этого диапазона являются грозы. Считается, что они же являются источником стоячих электромагнитных волн Шумана.
6
Электромагнитные излучения техногенного происхождения являются, источниками физического загрязнения окружающей среды. Возрастание уровня электромагнитного загрязнения в последнее время говорит об электромагнитном смоге (по аналогии с химическим смогом). Электромагнитное загрязнение окружающей среды и химическое загрязнение имеют общие черты: и тот и другой вид предполагает более или менее постоянные уровни, и оба смога могут оказать неблагоприятное влияние на людей, животный и растительный мир.
Электромагнитный смог-это загрязнение среды обитания человека неионизирующими излучениями от устройств использующих, передающих и генерирующих электромагнитную энергию и возникающие из-за несовершенства техники и/или нерационального ее применения.[3]
Электромагнитный смог можно классифицировать на три вида:
– смог открытой местности (уличный),
– смог в помещениях (от осветительной системы),
– смог от устройств мобильной связи.
Человеческий организм всегда реагирует на электромагнитное поле. Однако, для того чтобы эта реакция переросла в патологию и привела к заболеванию необходимо совпадение ряда условий – в том числе достаточно высокий уровень поля и продолжительность облучения. Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания. [2]
turboreferat.ru
Таким образом, представленные данные клинико-эпидемиологических исследований о влиянии ЭМИ РЧ и СВЧ на организм человека свидетельствуют, что выраженность наблюдаемых изменений зависит от интенсивности и времени воздействия. Общая картина изменений под влиянием различных уровней ЭМИ.
Законодательство об окружающей среде
Самое слабое звено в стратегии борьбы с загрязнением, так же как и в планировании использования земель, — неадекватная правовая защита качества окружающей среды и потребителя. Один из основных принципов, лежащих в основе развития экологических систем, — это распределение энергии в системе. Когда система молода, основной поток энергии направлен на продукцию, т. е. на рост и на построение сложной структуры, но по мере приближения плотностей популяций к уровню насыщения экологическая система созревает в том смысле, что все большая часть доступной энергии расходуется на поддержание созданных раньше сложных структур. До сих пор наибольшее экономическое благоприятствование и защита со стороны закона предоставлялись тем, кто производит, строит, загрязняет и эксплуатирует природные богатства. Это, конечно, вполне рационально для ранних стадий цивилизации, так как человек, для того чтобы выжить, должен до некоторой степени подчинить себе и модифицировать окружающую среду. Теперь же очевидно, что по меньшей мере такие же преимущества следует предоставлять тем людям, профессиям и производствам, которые поддерживают качество человеческого существования; выживание в будущем зависит от того, удастся ли найти равновесие между человеком и природой в мире ограниченных ресурсов. Это не значит, что человек должен вернуться назад к природе, но это значит, что он должен вернуться к некоторым разумным «старомодным» обычаям, как например, сдача пустой посуды, хождение пешком и человеческая забота о своих соседях. Некоторые вещи, например посуда одноразового пользования, которые мы еще считаем «прогрессивными», оборачиваются оскорблением для человека и природы. Если мы сумеем произвести поворот в другую сторону, то основы экономического развития сместятся от эксплуатации к восстановлению, от выбрасывания прочь к повторному использованию, от количества к качеству.
Социально- политические аспекты.
ХХI век характеризуется ведущей ролью научно-технического прогресса и интеллектуализацией всего процесса промышленного развития. Загрязнение окружающей среды электромагнитным излучением приняло угрожающий характер и практически выходит из-под контроля. Если раньше воздействию гигиенически значимых уровней электромагнитного излучения подвергался ограниченный круг людей и это было в основном связано с их профессиональной деятельностью, то в настоящее время можно говорить о воздействии ЭМИ на все население.
Возникла актуальная проблема определения оптимальных соотношений между последствиями научно-технического прогресса и правами человека на благоприятную окружающую среду. Действующие в России нормативные документы, регламентирующие воздействие ЭМИ различных источников, неадекватно отражают сущность произошедших перемен, являются по ряду вопросов спорными и противоречивыми. Учитывая написанное, одной из важнейших задач Правительства России на ближайшие годы должна быть разработка новых Санитарных норм и правил, регламентирующих воздействие ЭМИ.
Экологические аспекты.
Технологическое развитие информационного общества привело к тому, что в условиях постоянного воздействия ЭМП находится значительная часть экосистем, особенно в условиях городов, на прилегающих к городам территориях, а также локально в практически незаселенных условиях. Анализ показывает наличие высоких уровней ЭМП, в том числе тепловых значений, в местах недоступных для человека, но заселенных представителями флоры и фауны. Однако нормирование ЭМП как физического фактора внешней среды проводится только с целью его санитарно-гигиенической оценки для человека, а экологические нормативы для источников ЭМП в нашей стране отсутствуют. Проведенный анализ экспериментальных работ показывают, что ЭМП является весьма чувствительным фактором для всех элементов экосистем от человека до простейших.
Регистрация и контроль загрязнения
Успех мероприятий по уменьшению загрязнений зависит, конечно, не только от обработки и контроля, но также от эффективной регистрации и контроля (мониторинга) общего состояния окружающей среды, так чтобы мы точно знали, когда и где необходимо принять меры и какие именно.
Контроль осуществляется в двух основных формах:
1) прямое измерение концентрации загрязнителей или ключевых веществ, таких, как кислород, содержание которых при загрязнении уменьшается;
2) использование биологических показателей, которые могут быть очень разными — от микробиологических методов и измерений ВПК до индикаторов для целых сообществ. В качестве примера контроля первого типа можно указать на непрерывную регистрацию загрязнения воздуха над большими городами. Сейчас это осуществляется при помощи датчиков, смонтированных на самолете, которые ежедневно измеряют и регистрируют концентрации SCb, NO2, CO и других загрязнителей над большой областью. Во многих городах показатели загрязнения воздуха входят в сводки 'погоды. Уже отмечалась необходимость контроля содержания в атмосфере двуокиси углерода в глобальном масштабе.
Биологические показатели широко используются для контроля загрязнения воды. В дополнение к показателям разнообразия и обычным индикаторным видам существует много полезных показателей функционирования сообщества, например: отношение P{R, отношение хлорофилла к биомассе бактерий, средний размер организмов (при загрязнении мелкие организмы преобладают над крупными), содержание гемоглобина в биомассе животных как показатель снижения содержания кислорода, количество пигмента сине-зеленых водорослей как показатель углеводного загрязнения и многие другие показатели, которые следует тщательно изучить. Очень часто сообщество может дать больше «информации» о тотальных эффектах загрязнения, чем измерение отдельных факторов. Важная экологическая задача — найти способы быстрого «прочтения» этой информации.
Мобильные телефоны и базовые станции
К ним относятся электромагнитные излучения с частотами 30...300 Гц. КНЧ-поля не настолько энергетически сильны, чтобы изменить или разрушить связи в клетках на молекулярном уровне. Вместо этого КНЧ-поля, по-видимому, имитируют электрические изменения, которые обычно происходят в живой клетке организма.
Эта имитация обычных внутриклеточных процессов может лежать в основе потенциальной способности КНЧ-поля ускорять рост раковых опухолей. Некоторые ученые отметили, что участки мембраны, на которые воздействовало КНЧ-излучение, ведут себя как рецептор для химических веществ, ускоряющих рост раковых клеток.
Ученые считают, что КНЧ-поля также увеличивают химическую активность соединения, известного под названием ортинин декарбоксилаза, и этот эффект связывают с ускоренным развитием раковых клеток. Кроме того, КНЧ-поля разрушают функции соединения клеток - другой эффект, который также связывают с ростом раковых клеток.
Некоторые эксперименты обнаружили существование «оконных эффектов», т.е. некоторые биологические эффекты проявлялись только при определенной напряженности КНЧ-поля и не проявлялись при большей или меньшей напряженности. Кроме того, эти «оконные эффекты», по-видимому, зависели от наличия и ориентации статических полей, таких, как магнитное поле Земли.
Следует отметить, что, по-видимому, биологическое воздействие КНЧ-поля зависит от вида его волн. Ученые считают, что наименее активны синусоидальные волны, являющиеся характеристикой электричества, используемого в быту. Наиболее активными являются импульсные излучения, подобные тем, которые генерируются радарами, и поля с пилообразной характеристикой, которые генерируются схемами телевизоров и мониторов.
Вероятность возникновения рака у людей, живущих рядом с ЛЭП (ближе 400 м), возрастает на 29%. Ученые считают, что ЛЭП, ионизируя окружающий воздух, делает его опасным для здоровья: если вдыхать такой воздух, то заряженные частицы оседают в легких.
Пользователям компьютеров ученые советуют не работать в ночное и вечернее время, так как интенсивный свет действует на эпифиз, вследствие этого угнетается синтез мелатонина (гормона эпифиза), что может повлечь за собой заболевания. Свет угнетает синтез мелатонина, поэтому его концентрация максимальна ночью, а утром и днем - минимальная. Вследствие систематического искусственного освещения человека ночью у него может образоваться опухоль. Особенный вред избыточная освещенность приобретает тогда, когда на организм действуют какие-либо канцерогенные факторы, например химические или радиационные.
myunivercity.ru
