Электромагнитное загрязнение среды и его источники

Термин «электромагнитное загрязнение среды» введен Всемирной организацией здравоохранения в 1995 г., официально включившей эту проблему в число приоритетных.

Электромагнитное загрязнение (по Н. Реймерсу) возникает в резуль­тате изменений электромагнитных свойств среды, приводящих к нару­шениям в работе электронных систем и изменениям в тонких клеточ­ных и молекулярных биологических структурах. Естественные изменения в электромагнитном фоне (при изменении солнечной актив­ности, магнитных «бурях» и др.) называют электромагнитными ано­малиями. В последнее время в связи с широчайшим развитием элект­ронных систем управления, передачи, связи, электроэнергетических объектов на первый план вышло антропогенное электромагнитное заг­рязнение —создание искусственных электромагнитных полей (ЭМП). Их влияние на нашу жизнь многообразно, но недостаточно изучено. Известен случай полного нарушения движения поездов в Японии под влиянием внешних ЭМП. Другой пример — остановка сердца у чело­века с электростимулятором ритма, попавшего в зону работы самодель­ного радиопередатчика. Под Ижевском в двух бараках под опорами ЛЭП среди нескольких сотен человек, длительно проживающих здесь, за­фиксирована аномально высокая смертность от рака, туберкулеза и сердсчно-сосудистых заболеваний. Вместе с тем многие исследователи считают, что для однозначного вывода об онкогенности ЭМП основа­ний недостаточно.

Все существующие источники ЭМП по функциональному призна­ку можно разделить на три группы:

• стационарные и переносные системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергий постоянного тока и

переменного — низкой частоты (до 3 кГц) — электростанции, линии электропередачи (ВЛ), трансформаторные подстанции, бытовые и про­изводственные электроприборы (включая ПЭВМ), распределительные устройства и т.п.;

• электрический транспорт—железнодорожный, городской (трамвай, троллейбус, метрополитен и т.п.) —на тех же частотах (до 3 кГц);

• передающие станции и комплексы — радиовещательные стан­ции, телевизионные передатчики, базовые системы сотовой связи, мо­бильные телефоны, наземные станции космической связи, радиорелей­ные и радиолокационные станции и т.п. Эти источники могут работать а различных частотах, от 30 кГц до 300 ГГц.

В принципе любое ЭМП характеризуется векторами напряженнос­ти электрического Е и магнитного Н полей. Из физики известно, что напряженностью электрического поля является сила, с которой это поле действует на заряд в теле или в пространстве, а напряженность маг­нитного поля — сила, с которой это поле действует на элемент тока в проводнике. Однако для различных вариантов ЭМП степень их влия­ния на биологические объекты может быть разной. Если ЭМП обус­ловлено неподвижными зарядами, то оно является электростатическим. Определяющим здесь является напряженность Е поля, так же как и для источников постоянного тока или вблизи проводников, передаю­щих электрический ток высокого напряжения (более нескольких ки­ловольт). Для них проявление электрической составляющей выше магнитной. Наоборот, для катушек с большим числом витков, для оди­ночных проводников с постоянным током большой силы (в сотни ам­пер) относительное проявление магнитной составляющей выше, чем электрической.

Для электромагнитных полей от источников, работающих на пере­менных электрических токах частотой до 300 МГц, учитываются электрическая и магнитная составляющие. Этот диапазон охватывает установки промышленной частоты (50 Гц), а также радиопередающие телевизионные устройства различных диапазонов: низкой частоты (НЧ — 30...300 кГц), средней (СЧ — 300 кГц...30 МГц); очень высо­кой (ОВЧ — 30...300 МГц). В этих случаях необходимо определять на­пряженность магнитного поля Н в амперах на 1 м и напряженность электрического поля Е в вольтах на 1 м. Для более высоких частот ди­апазона УВЧ (300...3000 МГц), СВЧ (3...30 ГГц) и КВЧ (30...300 ГГц), как и для оптического излучения, используется плотность потока энер­гии/в ваттах на 1 м². К источникам таких излучений относятся мно­гие передающие и технологические установки (радиолокационные, телевизионные) и бытовые приборы (нагреватели и др.). Например, в Санкт-Петербурге и Ленинградской области на 2000 г. состояло на уче­те около 60 тыс. радиоэлектронных средств связи (без военных), экс­плуатируемых в диапазоне частот от 27 до 1000 МГц. К этому следу­ет добавить более 200 телевизионных УКВ-ЧМ передатчиков (частота 48...718 МГц) и многочисленные коммерческие базовые станции свя­зи небольшой мощности (до 10 кВт) в диапазоне от 450 до 1000 МГц. Если учесть еще радиотехническое навигационное оборудование на СВЧ в районах аэропортов и электрические поля частотой 50 Гц от воздушных линий и подстанций, то станет ясен вывод многих иссле­дователей: жители городов «купаются» в ЭМП! В последнее время растет доля полей, создаваемых портативными станциями и теле­фонами, электротранспортом (зачастую УНЧ и НЧ от 0 до 1000 Гц). Измерения показали, что за счет всех этих источников интенсив­ность ЭМП в 100—1000 раз больше естественного фона. Причем воздействию этих полей подвержено практически все население, из которого лишь для 30 % оно связано с профессиональной деятель­ностью.

При одновременном воздействии нескольких источников напря­женности поля Е^, В/м и Н^, А/м определяют как среднеквадратич­ные от всех источников, умноженные на их число, а плотность пото­ков /у, Вт/м², суммируют:

Величины г'-х напряженностей E_t, H_i и плотности потока l_i опреде­ляют расчетами либо натурными измерениями.

Особый интерес представляет ЭМП вблизи высоковольтных линий промышленной частоты (50 Гц). Их в России сейчас более 4,5 млн км напряжением от 6 до 1150 кВ.

Вблизи высоковольтных линий электропередач (ВЛ) и открытых распределительных устройств (ОРУ) частотой 50 Гц напряженность Е (В/м) на высоте около 2 м от земли можно оценить по данным табл. 7.4 (работы А. Дьякова и др.).

Установлен факт влияния излучений ВЛ на геомагнитные процессы и даже на грозовую активность в атмосфере.

Оценивая параметры полей источников радиочастотного диапазо­на, необходимо не только знать конструкцию излучателя, но и распо­ложение зон излучения от него. Для изотропного (по сфере) или на­правленного излучения находят напряженности Е, Я или плотность потока энергии I. Причем и в том, и в другом случае расчетные фор­мулы для ближней и дальней зон излучения будут различными. Они приблизительно разделяются так: до расстояния в одну шестую дли­ны волны излучения — ближняя зона, свыше шести волн — дальняя, между ними — промежуточная. Расчетные формулы для этих зон раз­личные.

Таблица