В.Ф. Панин
Защита биосферы от энергетических воздействий
Конспект лекций. – Томск: ТПУ, 2009. – 62 с.
Глава 2. Защита окружающей среды от электромагнитных (радиочастотных) загрязнений
2.1. Естественный электромагнитный фон и связанные с ним процессы в живом веществе. Электромагнитное загрязнение биосферы
Многолетние наблюдения и результаты специальных
экспериментов [12, 25] показывают, что электромагнитные
поля (ЭМП) космического происхождения (например, ЭМП, возбуждаемые в земной
атмосфере «солнечным ветром» – потоками заряженных частиц от Солнца),
околоземного происхождения (например, возбуждаемые движением зарядов
атмосферного электричества, в том числе при грозовых электрических разрядах),
литосферного происхождения (например, постоянное магнитное поле Земли,
объясняемое наличием электрических токов в проводящей жидкости земного ядра;
ЭМП, возбуждаемые динамическими процессами в земной коре), составляющие
естественный электро-магнитный фон Земли, играют важную роль в формировании
жизненных процессов на Земле. Так, известно влияние солнечной активности,
например, магнитных бурь на биологическую деятельность всех организмов, на рост
эпидемий инфекционных заболеваний. Изменение геомагнитного поля значимо
коррелирует с годовым приростом деревьев, урожаем сельхозкультур, обострением
психических, сердечно-сосудистых заболеваний, числом дорожных катастроф. Это
неудивительно: живые организмы постоянно находятся в сфере влияния естественных
ЭМП, более того, они функционируют на основе действия очень слабых биоэлектрических
токов и потенциалов (микроамперы, милливольты) и биомагнитных полей (нано-и
пикотесла).
ЭМП,
в частности, ЭМП радиоволновых частот, 0 < f < 6 × 1012 Гц, сформированные человеком в 19 -
20-м веках в ходе промышленно-технической деятельности, по энергетическим
(напряжённости электри-ческой и магнитной составляющих ЭМП, плотность потока
энергии ЭМП), и информационным (частотным и временным) характеристикам могут
существенно отличаться от ЭМП естественного фона, к которым человек
адаптировался в течение длительного периода эволюции. Так, суммарная
напряжённость ЭМП во многих местах земной поверхности возросла по сравнению с
естественным фоном на 2…5 порядков. В масштабах эволюционного процесса
возникновение инстенсивных техногенных ЭМП можно рассматривать как
одномоментный скачок с пока неясными биологическими последствиями [24]. Ряд исследователей относят ЭМП к числу
сильнодействующих экологических факторов, предполагая, что скачкообразный рост
их напряжённости может вызвать существенные, даже катастрофические последствия
для всего живого. Другие относят ЭМП к мягкодействующим факторам, которые можно
устранить путём рационального эколого-гигиенического нормирования [24]. Во всяком случае, установлено, что техногенные ЭМП
могут вызвать функци-ональные нарушения, иногда перерастающие в заболевания.
Поэтому неизбежна и справедлива постановка вопроса об оптимизации
электро-магнитных условий в окружающей среде.
В
связи с особенностями взаимодействия ЭМП с биологическими объектами диапазон
частот радиоволн можно разделить на три поддиапазона:
1) 0 ... 106Гц – влияние магнитной и
электрической составляющих ЭМП на биосферу можно рассматривать отдельно;
2) 106 ... 109Гц – влияние
магнитной и электрической составляющих ЭМП на биообъекты разделить невозможно;
3) 109 ... 1012Гц – указанное
влияние разделить также невозможно; в данной области частот на биообъекты
всегда действует сформировавшаяся электромагнитная волна.
Эти особенности электрических, магнитных и
электромагнитных полей определяют механизмы влияния ЭМП на биообъекты. Так,
постоянное магнитное поле приводит к проявлению диа – и пара-магнитных
эффектов, постоянное электрическое поле – поляризационных эффектов, переменное
магнитное поле индуцирует электрический ток в биообъектах, переменное
электрическое поле вызывает токи смещения в живом веществе биообъектов.
Основные искусственные источники ЭМП:
радиолокационные, радио- и телепередающие станции, электростанции и
трансформаторные подстанции, энергосиловые установки, воздушные линии
электропередачи (ЛЭП), наконец, телеприёмники, СВЧ-печи, радиотелефоны,
компьютеры, широко разветвлённые электрические, в том числе кабельные сети и
др. Как отмечалось, напряжённость техногенных ЭМП на значительных территориях
на 2…5 порядков превышает естественный ЭМП-фон населённой местности – по
крайней мере, в отдельных областях радиоволнового диапазона. Суточные колебания
техногенного ЭМП изменяют электромагнитную обстановку в биосфере в целом.
Нельзя не обратить внимание на статические
электрические поля: на поверхности таких широко распространённых материалов,
как линолеум, пластиковые плитки, синтетические ткани одежды образуются большие
электрические заряды. Последние способны возбудить огромные напряжённости
электростатического поля – до 3000 кВ/м, вызывающие электрический пробой
воздуха (напомним, что напряжённость электростатического поля Земли составляет ~ 130 В/м). Эти поля создают своеобразный техногенный фон локальных
электростатических полей. То же можно сказать о статических магнитных полях,
например, в электрометаллургии, об электрических полях 50 Гц в приземном слое
вдоль высоковольтных ЛЭП. Уровни электромагнитных излучений (ЭМИ,
радиочастотный диапазон) очень часто превосходят допустимые санитарные нормы: в
районах аэропортов, радио- и телестанций, военных, радиотехнических и других
объектов. Например, в районе расположения теле- и радиостанции плотность потока
энергии достигает сотен Вт/м2 при ПДУ в рабочей зоне 10 Вт/м2
(в населённой местности ПДУ должен быть на порядки величины меньше).
Можно сказать, что мощный техногенный радиоволновой
фон либо значительно сузил зону нормальной жизнедеятельности (толерантности)
живого вещества (организмов), либо где-то даже «выдвигает» организмы из этой
зоны. Это позволяет полагать электромагнитное (в данном случае – радиоволновое)
загрязнение одним из основных экологических факторов антропогенного воздействия
на биосферу.
|