CC BY
459
УДК 614.89.537 Слукин В. М.
Техногенные электромагнитные излучения как фактор экологии населенных пространств
В статье рассматриваются вопросы опасного влияния электромагнитных излучений техногенной природы на здоровье человека и состояние природных экосистем, характеризуются основные источники электромагнитных излучении в среде обитания современного человека, а также даются рекомендации по снижению опасности от электромагнитных излучений.
Ключевые слова: лектромагнитные излучения, техногенные источники, опасность, здоровье человека, влияние на биосферу, защита от электромагнитных излучений.
SLUKIN V. М.
TECHNOGENIC RADIATIONS AS A FACTOR IN ECOLOGY HUMAN SPACES
In article questions of dangerous influence of electromagnetic radiations of the technogenic nature on health of the person are considered. The author characterizes the main sources of electromagnetic radiation in the environment of modem man. This article also provides recommendations to reduce risks from electromagnetic radiation.
Keywords: electromagnetic radiation, man-made sources, danger, human health, the impact on the biosphere, the protection from electromagnetic radiation.
ШШ
Слукин
Всеволод Михайлович
канд. техн. наук, профессор УралГАХА, Заслуженный работник культуры РФ
Пространства современных населенных территорий пронизаны электромагнитными излучениями разных диапазонов, вызванными работой технических средств и устройств. Концентрация электромагнетизма в окружающей среде постоянно увеличивается, принимая вид общего электромагнитного загрязнения. За последние годы загрязненность среды от электромагнитных излучений (ЭМИ) выросла не менее чем в миллион раз, достигнув глобального характера и превысив по значимости влияние химических и радиационных факторов.
Экспериментальные данные свидетельствуют
о высокой биологической активности электромагнитных излучений (ЭМИ) во всех частотных диапазонах. Она значительно превышает естественный уровень, установившийся в процессе развития биосистем и обусловленный воз-дей-ствием естественных природных излучений. Все диапазоны техногенных электромагнитных излучений интенсивно влияют на здоровье людей и состояние природной среды. Высокая степень их опасности усугубляется тем, что последствия могут проявляться по истечении достаточно длительного времени и негативно влиять на состояние иммунной и генетической
устойчивости поколений. Магнитная составляющая электромагнитного излучения имеет высокую степень опасности для здоровья человека.
Проблема биологического действия электромагнитных полей становится значимой для деятельности международных организаций и государственных органов. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила проблему воздействия электромагнитных излучений на живую природу в список приоритетных и ввела термин «глобальное электромагнитное загрязнение среды». В России основным критерием санитарно-эпидемиологического нормирования воздействия электромагнитного поля (ЭМП) является положение, регламентирующее уровень безопасности человека от воздействия электромагнитного поля такой интенсивности, при которой не проявляется даже временное нарушение системы функционирования органов и не происходит напряжение защитных механизмов в организме.
Решение проблемы электромагнитного загрязнения среды обитания является комплексной задачей, которая затрагивает социальные, экономические и даже политические интересы различных ведомств и промышленных корпораций, требует координации научно-исследова-
тельских работ и проектов. Главным в концепции безопасности экологической среды от воздействия ЭМИ является установление предельно допустимых нормативных значений их интенсивности для сохранения устойчивости организма и стабильности экосистем.
Электромагнитные излучения представляют особую форму материи, которая характеризуется совокупностью проявления электрических и магнитных свойств. Любая система, производящая, распределяющая и потребляющая электрическую энергию, неизбежно создает электромагнитное излучение, которое группируется внутри и вне источника в виде электромагнитного поля (ЭМП).
Электромагнитное поле представляет структуру взаимодействия электрического и магнитного полей. При этом изменяющееся во времени электрическое поле (создается электрическими зарядами) порождает магнитное поле (создается при движении электрических зарядов по проводящей субстанции), которое при своем изменении, в свою очередь, создает вихревое электрическое поле. Обе составляющие - электрическое и магнитное поля - при непрерывном действии производят взаимное возбуждение, в процессе которого происходит ускорение движущихся частиц. Формирование электромагнитного поля (ЭМП) в зависимости от расстояния от источника проходит в две стадии. В первом случае электромагнитное поле находится в так называемой зоне индукции и обладает статическими свойствами. Дальнейшее формирование электромагнитного поля с нарастанием интенсивности (скорость заряженных частиц) переводит его в зону электромагнитной волны, в которой формируется излучение.
По происхождению выделяют две группы электромагнитных излучений: ЭМИ, связанные с естественными природными источниками, и ЭМИ, связанные с техногенными искусственными источниками. К естественным относятся составляющие космических, солнечных, атмосферно-климатических процессов, а также процессов, происходящих в глубинных слоях земли при разного рода тектонических движениях. Живые организмы на клеточном уровне либо адаптировались к естественным ЭМИ, либо выработали системы противодействия, исключающие гибель организма. Техногенные искусственные электромагнитные излучения своим
присутствием и постоянным развитием создают динамически растущую добавку к действию естественных ЭМИ, тем самым увеличивая общую опасность для жизнедеятельности.
1 Источники техногенных электромагнитных излучений.
Техногенное электромагнитное излучение инициируется двумя видами источников в зависимости от величины частоты колебаний энергетической составляющей.
1.1 Низкочастотные электромагнитные излучения (частота 0-3 кГц)
• Системы производства, передачи и распределения электроэнергии: электростанции, линии электропередач, линии городского освещения, кабельные системы, электропроводка внутри помещений, телекоммуникации, средства дистанционного наблюдения и контроля.
• Бытовая электрическая и электронная техника: кухонные электроплиты, холодильники, кухонные вытяжки, кондиционеры и др. бытовые и хозяйственные электрические устройства. Мощность ЭМИ, создаваемых ими, зависит от мощности прибора или устройства. Растущее разнообразие бытовой техники неизбежно приводит к увеличению дозы электромагнитных излучений в среде обитания человека.
• Электротранспорт и его инфраструктура. Транспорт на электроприводе является мощным источником электромагнитных излучений в диапазоне частот от 0 до 100 Гц. Максимальные значения магнитной индукции в пригородных электричках отмечаются в пределах 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл. Самые большие величины электромагнитных воздействий отмечаются в метрополитене. При отправлении состава величина электромагнитного поля на платформе составляет 50-100 мкТл и более. В самом вагоне при этом отмечается величина магнитной индукции до 150-200 мкТл, т. е. в 10 раз больше, чем в электричке.
• Автомобильный транспорт. Влияние автомобильного транспорта на формирование ЭМИ прямо зависит от роста количества автомобилей в пределах городских территорий. В настоящее время доля электромагнитного излучения от автомобильного движения в городах составляет от 18 до 32 % и непрерывно растет, чему способс-
твует повышение плотности автомобилей на ограниченном тесном пространстве улиц, особенно в сложившейся градостроительной структуре старых городов.
1.2 Высокочастотные электромагнитные излучения (частота 3-300 кГц).
• Радиовещательные и телевизионные передаточные информационные устройства: источники электромагнитного излучения с функцией передачи или получения информации, коммерческие передачи радио и телевидения. Передающие центры, включающие
технические здания с передатчиками и антенные поля, занимают, как правило, территории до 1000 га. Они могут находиться в непосредственной близости или среди жилой застройки. Так, в г. Екатеринбурге в районе Уралмаш несколько десятилетий существовало антенное поле, выполнявшее функции радиопередающей системы для военных целей. Мощные радиопередатчики распространяли электромагнитные излучения на всю застройку северной части района, где находились жилые кварталы. В настоящее время поле и передающие системы ликвидированы, территория отдана под гражданскую застройку.
Другое антенное поле располагалось в пригороде г. Екатеринбурга вблизи поселка Уралсельхоз. В центральной части города в настоящее время действуют три достаточно мощные телерадиоантенны (Московская горка, ул. Блюхера, ул. Луначарского), в районе Шарташа работает одна высотная антенна и антенное поле.
В 1970-е гг. в Екатеринбурге была возведена антенная башня в виде капитального сооружения с железобетонной опорой под металлическое тело антенны. Общая высота сооружения должна была составлять около 500 м. Местные специалисты-экологи подсчитали, что при функционировании антенны в городском пространстве будет действовать ЭМП, по параметрам значительно превышающее все показатели безопасности. К счастью, строительство антенной башни прекратилось.
• Производственные и индивидуальные устройства связи: радиотелефоны, базовые станции систем подвижной (сотовой) радиосвязи, авторадиотелефоны, радио СВ, любительские радиопередатчики. Данные виды устройств оборудованы транслирующими антеннами в базовых станциях сотовых компаний. Эти станции и их переда-
ющие антенны располагаются по частой сетке в пределах территории поселений.
Развитие системы подвижной (сотовой) связи увеличило уровень электромагнитной опасности в пределах поселений и общей биоэкосистемы. Результаты проведенных исследований, в частности, учеными Федерального медицинского биофизического центра России, свидетельствуют, что общая плотность насыщения биосферы электромагнитным излучением от сотовой связи увеличилась в сотни тысяч раз, а на расстоянии 5 см от антенны плотность потока излучения в несколько тысяч раз превышает даже самую проблематично-допустимую норму, установленную Госсанэпидем-надзором.
• Средства направленной радиосвязи: космическая, спутниковая связь, наземные радиорелейные станции. Системы спутниковой связи состоят из приемно-переда-ющей станции на Земле и спутника на орбите. Направленность антенны этого типа связи имеет ярко выраженный узконаправленный луч, плотность потока излучения в котором может достигать больших величин, но наибольшее значение имеет в зоне размещения антенны.
• Навигационные и радиолокационные средства.
• Технологическое оборудование, использующее СВЧ-излуче-ние: устройства с излучателями сверхвысокой частоты бытового и производственного назначения - средства визуального отображения информации: мониторы персональных компьютеров, телевизоры.
До последнего времени компьютеры и телевизоры считались устройствами, исключающими опасные электромагнитные излучения. Однако исследования, проведенные в российском Центре электромагнитной безопасности, свидетельствуют о том, что в России только 15 % компьютеров полностью удовлетворяют нормам безопасности, а 54 % не соответствуют международным стандартам и требуют защиты от ЭМИ пользователей и присутствующих вблизи людей.
Установлено, что наибольшее излучение компьютера исходит не от монитора, а со стороны задней стенки. Вопреки установившемуся мнению, что ЭМИ не генерируется ноутбуками, источником его являются не электронно-лучевые трубки и жидкокристаллические экраны, а преобразователи напряжения, схемы
управления, устройства, формирующие информацию и другие элементы аппаратуры.
• Устройства медицинской техники, использующие излучения ультразвуковой частоты. При работе с ними есть определенная опасность для обслуживающего персонала.
• Производство электроэнергии с помощью солнечных батарей. Имеется в виду создание мощных источников электроэнергии планетарного характера, уже получивших теоретическую разработку с определением путей практического использования. Они являются экологически безопасными с точки зрения электромагнитной энергетики только при условии работы вне Земли на постоянных спутниковых орбитах. Установки аккумулируют солнечную энергию и передают ее на Землю в виде микроволновых лучей электромагнитной природы.
• Системы использования ионосферы и развития противовоздушной и противоракетной обороны. Система из многочисленных антенн (на Аляске - 180) предназначена для исследования высокочастотных активных атмосферных явлений, физических и электрических свойств ионосферы, влияющих на военные и гражданские системы связи и навигации, условия осуществления противовоздушной и противоракетной обороны. Система НААИР на Аляске соединена с 36 станциями, расположенными в различных частях планеты. Мощность излучающих антенных полей достигает 1,7 млрд Вт. Система дает высокочастотное излучение, которое может изменять свойства верхних слоев атмосферы, прерывать связь, нарушать работу электросистем, вызывать опасные проявления электромагнитных воздействий на человека и биоэкосистемы. Вполне вероятно, что подобные излучающие устройства могут быть использованы в качестве геофизического оружия. Анализ свидетельствует, что населенные человеком пространства - города и поселения, а также территории экосистем - могут быть подвержены воздействию ЭМИ, исходящего из разнообразных источников и в определенных условиях образующего среду высокой степени опасности.
2 Воздействие электромагнитных излучений на здоровье человека
Одной из особенностей действия электромагнитного излучения на человека является его визуальная нена-блюдаемость и отсутствие внешних признаков воздействия в течение долгого времени. Возможно только тепловое ощущение в непосредственной близости от источника большой мощности. В зависимости от параметров ЭМИ (мощность, частота, напряженность) его воздействие на человека может происходить на расстояниях от нескольких десятков метров до нескольких километров.
Установлено, что все диапазоны электромагнитных излучений влияют на здоровье и работоспособность людей, причем последствия этого влияния могут проявляться не сразу. Следует также отметить, что подавляющее большинство процессов, которые происходят в организме человека, так или иначе связано с естественными электрическими и магнитными полями, и каждый орган испытывает действие своего электромагнитного поля определенной интенсивности и индивидуальности. Эти поля в известной степени оказывают положительное воздействие на работу органов. Вмешательство посторонних техногенных электромагнитных излучений, как правило, разной интенсивности, ставит организм в условия опасности, «сбивает» нормальное функционирование и перестраивает работу биохимических процессов на клеточном уровне. При этом ЭМИ влияет на процессы управления и взаимосвязи между системами, клетками и молекулами, происходит изменение обычного биологического ритма, искажение нормального информационного уровня в отдельных системах организма. Особенно это сказывается на состоянии клеток головного мозга, влияние на которые электромагнитных излучений может привести к общему снижению иммунитета и к развитию нервно-психических, сердечно-сосудистых, репродуцивных, онкологических заболеваний.
Установлено, что наиболее опасными для человека являются, как ни странно, слабые и сверхслабые составляющие электромагнитных излучений в диапазоне высоких частот от 10 ГГц и выше. Эти составляющие генерируются многими видами современных электробытовых приборов, компьютеров последних модификаций, сотовыми телефонами и др. Одними из первых признаков отрицательного воздействия электромагнитных излучений на здоровье человека являются: быстрая утомля-
емость, раздражительность, подверженность заболеваниям отдельных органов, снижение общей работоспособности, появление синдрома хронической усталости. Результаты воздействия способны к накоплению и росту.
Считается, что наиболее опасным является подавление функций центральной нервной системой с раздражением клеток головного мозга и чувствительных окончаний нервов-рецепторов в органах и кожных покровах. Эти нарушения исчезают через 2-3 недели после прекращения электромагнитного излучения. Систематическое воздействие вызывает не только стойкие последствия, но приводит к возникновению опасных заболеваний.
Исследования по выявлению воздействий электромагнитных излучений на человека свидетельствуют о следующих фактах. Электромагнитные излучения могут вызвать: замедление ритма сердцебиения и понижение кровяного давления, головные боли, общую слабость, тревожный сон; появление пульсаций и звуковых импульсов в области затылка и в височной части головы; изменение эмоционального настроя, повышение раздражительности, изменение сознания и даже частичную потерю памяти; появление непредсказуемой агрессивности и непреодолимого желания выяснять отношения с себе подобными при наличии беспричинности и др. Существует гипотеза о том, что некоторые вирусы, первоначально имеющие нейтральное отношение к среде органов человека, превращаются под воздействием факторов внешней среды (излучения, радиации и др.) в вирусы опаснейших инфекций, например, СПИДа.
Далеко не все негативные последствия воздействия электромагнитных излучений на человека изучены в достаточной мере. Например, точно не установлена степень влияния ЭМИ на изменение общей биологической активности микроорганизмов до возможного превращения их в болезнетворные агрессивные сущности, опасные не только для отдельных индивидуумов, но и для всей цивилизации. Не разработаны общие, интегрированные, предельно допустимые уровни излучений, которые действуют в разных зонах населенных пространств от всех в совокупности вероятных источников, используемых человеком в своей деятельности и жизненных циклах. Требуют детальной разработки системы спосо-
бов защиты населенных пространств, начиная от городов и поселений до отдельных зданий и квартир, а также индивидуальные средства и приемы обеспечения безопасности человека. 3 Воздействие электромагнитных излучений на природные элементы биоэкосистем
Воздействие электромагнитных излучений на микроорганизмы может носить двойственный характер. Так, например, вредоносные бактерии могут испытывать угнетающее действие, препятствующее их размножению, а в других случаях проявляется их большая активность и усиление болезнетворной способности, что, как предполагают исследователи, связано с мутагенными реакциями и появлением новых наследственных признаков.
Важно представлять влияние ЭМИ на состояние микроорганизмов, живущих в верхнем слое почвы и оказывающих положительное действие на повышение плодородия почв и расширение доступности снабжения растений питательными веществами.
Эксперименты с высшими животными показали, что электромагнитные излучения могут подавлять выработанные условные рефлексы, понижают чувствительность к звуку, а самое главное - приводят к изменению биопотенциалов головного мозга, это было заметно при воздействии излучений волн сантиметровой длины.
4 Программные и практические мероприятия по защите от опасного воздействия электромагнитного излучения
Одним из вопросов является прогнозирование ситуации с использованием технологий, применяющих ЭМИ, для общей оценки опасности загрязнения среды обитания.
Безопасность биоэкосистем определяется близостью их состояния к границам устойчивости при естественном электромагнитном фоне. Эта близость может определяться установлением нормативных показателей, но подход с учетом естественного фона предполагает приращение показателей техногенных источников. С другой стороны, если учитываются нормы, основанные на соблюдении только технического регламента без учета воздействия ЭМИ на живые организмы, то предельно допустимые величины будут значительно завышены с биологической точки зрения. Установление общих норм воздействия электромагнитного излучения на окружающую среду, учитывающих все биологически обоснованные уров-
ни для излучений слабой и сильной интенсивности в известной степени затруднено и до сих пор не получило однозначного толкования. Тем не менее, это не задерживает развитие общих принципов защиты.
1 Программные мероприятия по снижению электромагнитной опасности основываются на целом ряде объективных положений и позиций физического, конструктивного и планировочного характера, которые осуществляются в пределах территории обитания. Так, следует учитывать, что интенсивность ЭМИ быстро уменьшается с увеличением расстояния от источника. С другой стороны, в современном мире резко увеличивается количество и разнообразие новых источников, расширяется область их использования. В пределах населенных территорий всегда действует целая сеть источников, создающая «паутину» опасных излучений и тем самым вносящая трудности в осуществление способов снижения опасности.
• В каждом регионе необходимо создать специальную структуру, которая могла бы контролировать состояние технологий, использующих ЭМИ, выполнение научно-исследовательских работ по разработке методик оценки ситуаций, аппаратуры, принципов изучения опасных явлений; проводить постоянные наблюдения за состоянием электромагнитной загрязненности; выполнять экспертизу; принимать участие в разработке и корректировке норм безопасности с учетом региональных условий.
• Осуществлять контроль за принятием оптимальных решений в архитектурно-градостроительных проектах застройки, где предполагается использовать системы устройств с электромагнитными излучениями.
• Организовать и настроить систему постоянного инструментального контроля за уровнем интенсивности ЭМИ в пределах рассматриваемой населенной территории, санитарно-защитной зоны и окружающей природной среды.
2 Архитектурно-планировочные и строительные системы снижения опасности электромагнитных излучений в пространстве населенных территорий. С увеличением расстояния от источника уменьшается интенсивность излучений.
• Необходимо обеспечить разработку специальных проектов создания и развития сети источников ЭМИ (передаточные устройства
всех видов связи и передачи электромагнитной энергии) как для эксплуатируемой, так и для проектируемой и уплотняющейся застройки.
• В архитектурно-планировочных проектах застройки новых территорий или уплотнении существующей застройки следует учитывать будущее создание и развитие систем и сетей с четким и рациональным размещением источников электромагнитных излучений с учетом рельефа местности, плотности застройки, ориентации зданий, их этажности и площади остекления. Целесообразно добиваться создания равномерной зоны электро- и радиопокрытия в пределах элемента застройки (квартал, городок), не допускать образования зон интенсивного излучения на ограниченных участках.
• Не следует включать в проекты застройки территории, прилегающие к зоне размещения ЛЭП (особенно высокой мощности).
• При разработке планировочных решений застройки целесообразно ограничить массовый заезд и парковку автомобилей непосредственно в обитаемой зоне (жилые комплексы, коттеджные поселки и т. п.). Устройство многоуровневых гаражей и стоянок наиболее рационально на границах обитаемых зон.
• Ограничить расположение жилых зданий непосредственно вблизи электрифицированных трамвайных, троллейбусных и железнодорожных путей. Наиболее приемлемым является расположение вдоль путей зданий общественного назначения. Жилые здания в этих случаях целесообразно располагать внутри квартала. В сложившейся застройке возможно частичное ограничение воздействий ЭМИ путем перестройки нижних этажей под общественные, офисные и торговые помещения.
• В настоящее время вдоль автомобильных трасс устраиваются противошумовые экраны в местах, где дороги близко подходят к застройке. Такие экраны из гофрированных железобетонных плит могут быть оборудованы металлическими сетками для защиты от электромагнитного влияния, производимого автомобилями.
• В связи с увеличением разнообразия, количества и мощности бытовых устройств, генерирующих электромагнитные излучения,
целесообразно внести изменения в планировку кухонных помещений в квартирах и столовых учреждениях (особенно предназначенных для детей) с выделением специальной зоны для расположения действующих бытовых установок (СВЧ-печи, электропечи, тостеры, электровытяжки и др.). Зона может быть отделена от остальной части помещения занавесями из металлизированной ткани, снижающей уровень излучений в момент действия приборов.
• При проектировании, строительстве и дизайнерском оформлении помещений (промышленных, административных, жилых) необходимо проводить подбор и комплектацию материалов, обладающих повышенными изолирующими свойствами и экранирующими параметрами. Так, например, можно использовать металлическую сетку под штукатуркой, металлизированные обои.
3 Практические меры, способствующие индивидуальной защите субъектов от ЭМИ, напрямую связанные со временем пребывания человека под воздействием электромагнитного излучения, расстояниями между источником и субъектом воздействия, а также предметами жизненной необходимости (одежда, обувь и т. п.).
• Время непрерывного пребывания перед монитором компьютера должно быть ограничено 2 часами, а расстояние между монитором и пользователем не должно быть меньше 2 м.
• При использовании бытовой техники в ограниченном временном режиме можно обеспечить электромагнитную безопасность, если пользователь во время работы источника будет находиться на расстоянии не менее 0,5 м (для СВЧ-печи - 1,0 м) или за защитным экраном-занавеской.
• В проектах интерьера и при последующем осуществлении проекта необходимо обратить внимание на расположение электророзеток в помещениях. Розетки, расположенные вблизи кровати, создают опасность для человека, спящего под воздействием излучения в течение 7-10 часов.
• Рекомендуется использовать сотовый телефон не более 2 минут в одно включение и не более 2 часов в сутки. Включенный мобильный телефон не рекомендуется носить близко к телу, целесообразно располагать его в сумке, портфеле и
т. п. Во время сна телефон должен находиться на расстоянии 1,5-2,0 м от пользователя.
• Люди, живущие в зонах воздействия техногенных ЭМИ, должны остерегаться носить одежду из синтетических тканей, создающих на теле статическое электричество. Воздействие ЭМИ создает дополнительное увеличение уровня электризации. То же самое происходит при ношении синтетической обуви и пользовании бытовыми изделиями из пластмассы.
• Во время прогулок, туристических переходов и путешествий нужно избегать долговременных остановок и особенно ночевок под линиями электропередач или в непосредственной близости от них.
• Целесообразно ограничить времяпрепровождение на остановках и площадках электрифицированного транспорта всех видов. Опасность воздействия значительно снижается при удалении от полотна не менее чем на 12 м. Перечисленные мероприятия
не являются достаточными и полностью радикальными, снимающими проблему электромагнитного «загрязнения» и защиты здоровья человека. Тенденция развития и увеличения использованных технологий с применением электромагнитных излучений предусматривает одновременное развитие разработок новых и эффективных защитных мер, основой которых является безопасность человека и экосистем.
Список использованной литературы
1 Вейсс П. Современные проблемы биофизики. М., 1961.
2 Григорьев Ю. Г., Степанов В. С., Григорьев О. А., Меркулов А. В. Электромагнитная безопасность человека: справ, изд. М., 1999.
3 Котлов В. Ф. Изучение импульсного электромагнитного поля на территории городов. Екатеринбург, 2001.
4 Дунаев В. Н. Электромагнитные излучения и риск популяционному здоровью при использовании средств сотовой связи //Гигиена и санитария. 2007. № 6.
5 Косов А. А., Барабанов А. А., Ярославцев Н. А. Роль электромагнитных полей и излучений в системе обеспечения безопасности человека // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2010. №1.
