Електромагнітні поля та випромінювання

2.3.1. Вплив електромагнітних полів та випромінювань на живі організми

Відразу ж після початку практичного використання радіо по­чали спостерігатися симптоми шкідливого впливу радіохвиль на людей.

У моряків, які несли службу на кораблях Балтійського флоту, де випробувались перші потужні радіостанції, помічалися небувала втома, пригнічений настрій, головний біль. Першим фахівцем, який звернув серйозну увагу на вивчення цих фактів, був лікар П.І.Іржевський. У 1900 р. П.І.Іржевський на вченій раді Військо­во-медичної академії захистив докторську дисертацію на тему "Вплив електричних хвиль на організм людини". Вона спиралася на результати медичних спостережень над особами, які працюва­ли з радіоустановками, а також експериментів з матросам и-доб­ровольцями. Отримані дані сприяли формуванню уявлення про заходи безпеки при роботі з радіоапаратурою, а також використо­вувалися П.І.Іржевським при розробці методів фізіотерапевтич­ного лікування електромагнітним випромінюванням.

Біосфера впродовж усієї еволюції перебувала під впливом електромагнітних полів (ЕМП), так званого фонового випромі­нювання, викликаного природними причинами. У процесі інду­стріалізації людство додало до цього цілий ряд чинників, поси­ливши фонове випромінювання. В зв'язку з цим ЕМП антропо­генного походження почали значно перевищувати природний фон і дотепер перетворились на небезпечний екологічний чинник.

Класифікація ЕМП наведено на рис. 18.

Рис. 18. Класифікація ЕМПта випромінювань

Усі ЕМП та випромінювання поділяють на природні та ант­ропогенні.

ЕМП природного походження. Навколо Землі існує електричне поле напругою у середньому 130 В/м, яке зменшується від се­редніх широт до полюсів та до екватора, а також за експонен­ціальним законом з віддаленням від земної поверхні. Спостеріга­ються річні, добові та інші варіації цього поля, а також випадкові його зміни під впливом грозових розрядів, опадів, завирюх, пло-вих бурь, вітрів.

Наша планета також має магнітне поле з напругою 47,3 А/м -на північному, 39,8 А/м - на південному полюсах, 19,9 А/м — на магнітному екваторі. Це магнітне поле коливається з 80-річним та 11-річним циклами змін, а також з більш короткочасними змінами з різних причин, пов'язаних із сонячною активністю (магнітні бурі).

Земля постійно перебуває під впливом ЕМП, яке випромі­нює Сонце, у діапазоні в основному 10 мГц— 10гГц. Спектр со­нячного випромінювання досягає і більш короткохвильвої об­ласті, яка містить інфрачервоне (14), видиме, ультрафіолетове (Уф), рентгенівське та гамма-випромінювання.

Інтенсивність випромінювання змінюється періодично, а та­кож швидко та різко збільшується при хромосферних спалахах.

Розглянуті ЕМП впливали на біологічні об'єкти та, зокрема на людину, під час усього її існування. Це дало змогу у процесі еволюції пристосуватися до впливу таких полів та виробити за­хисні механізми, які захищають людину від можливих ушкод­жень за рахунок природних чинників. Але вчені все-таки спосте­рігають кореляцію між змінами сонячної активності (що спричи­нюють зміни електромагнітного випромінювання) і нервовими, психічними, серцево-судинними захворюваннями людей, а та­кож порушенням умовно-рефлекторної діяльності тварин.

Антропогенні випромінювання фактично охоплюють усі діапа­зони. Розглянемо вплив радіохвильового випромінювання, зок­рема випромінювання ВЧ та УВЧ-діапазонів (30 кГц-500 мГц). Можливості прямого опромінення радіохвилями визначаються умовами їх поширення, які залежать від довжини хвилі.

На довгих хвилях (10-1км) ЕМП створюється хвилею, яка огинає земну поверхню та перешкоди, які на ній розташовані (бу­динки, рослинність, нерівності місцевості), і йде між земною по­верхнею та нижньою межею іонізаційного шару атмосфери. Вони майже не поглинаються грунтом. Сигнали потужних радіомов­них станцій в цьому діапазоні фактично у будь-якій час доби вільно поширюються на далекі відстані. Тому станції мають роз­глядатися як джерела ЕМП, які відіграють важливу роль в еколо­гічному відношенні.

Середні хвилі (1000-100 м) також достатньо добре огинають земну поверхню, хоча при цьому відхиляються перешкодами, які мають розмір, більший від довжини хвилі, та значно поглина­ються грунтом. В зв'язку з цим віддаль поширення середніх хвиль становить близько 500 км, а для обслуговування великих тери­торій встановлюється межа ретрансляційних станцій. В цьому діа­пазоні працюють радіостанції на суднах та аеродромна радиослуж­ба. Проте головну екологічну небезпеку створюють потужні ра­діомовні станції.

У діапазоні коротких хвиль (100-10 м) радіохвилі дуже силь­но поглинаються Грунтом, але для поширення на велику відстань використовується їх віддзеркалювання від земної поверхні та від іоносфери. В цьому діапазоні працюють радіомовні станції та станції зв'язку.

На ультракоротких хвилях (10-1 м), які дуже поглинаються грунтом та майже не віддзеркалюються іоносферою, поширення сигналів відбувається практично лише в межах прямої видимості. Для збільшення цієї зони використовують високо розміщені ан­тени та ретранслятори, причому ЕМП утворюється внаслідок інтерференції прямого та віддзеркаленого променів. У цьому діа­пазоні працюють зв'язкові, радіомовні та телевізійні станції, роз­ташовані, як правило, у місцях великої концентрації населення.

Систематичні дослідження впливу ЕМП на людей почались приблизно з 50-х р. У діапазонах ВЧ та УВЧ систематично обсте-жуюються перш за все особи, які безпосередньо працюють з рад­іоапаратурою та перебувають біля передавачів, пультів керуван­ня, комутаційних пристроїв, радіо- та телевізійних станцій. Про­те хоча реальний час впливу інтенсивного ЕМП на обслуговуючий персонал не завжди дорівнює тривалості зміни, часто значно мен­ший, але і його буває достатньо, щоб викликати серйозне по­гіршення самопочуття.

Під час медичного обстеження виявляються суб'єктивні розла­ди, які спостерігаються під час роботи: загальна слабкість, підви­щена втома, пітливість, сонливість, а також розлад сну, головний біль та у ділянці серця. З'являється роздратування, втрата уваги, зростає тривалість мовнорухової та зоровомоторної реакцій, підвищується межа нюхової чутливості. Виникає ряд симптомів, які є свідченням порушення роботи окремих органів — шлунка, печінки, селезінки, підшлункової та інших залоз. Пригнічують­ся статеві та харчові рефлекси.

Реєструються об'єктивні показники, наприклад, зміна артері­ального тиску, частота серцевого ритму форма електрокардіогра­ми. Це свідчить про порушення діяльності серцево-судинної сис­теми. Фіксуються зміни показників білкового та вуглеводного обмінів, збільшується вміст азоту в крові та сечі, знижується кон­центрація альбуміну та зростає вміст глобуліну, збільшується кількість лейкоцитів, тромбоцитів, виникають й інші зміни складу крові.

Досліджується також вплив ЕМП на здоров'я населення по­близу території радіостанції.

Під час одного з таких досліджень, проведених на території України, опитувалося населення, аналізувались медичні докумен­ти лікарень та поліклінік, вивчались деякі показники стану здоро­в'я у дітей різного вікуу школах та дитячих садках. Були обстежені сотні людей. Отримані результати для осіб, що мешкають біля (на відстані менше ніж кілометр) потужної радіостанції, що працює на середніх та коротких хвилях, порівнювалися з контрольними для аналогічної групи населення, в місцях проживання якої немає джерел випромінювання.

Матеріали дослідження показали, що кількість скарг на здоро­в'я в місцевості поблизу радіостанції значно (майже вдвічі) вища, ніж у контрольній групі. Виявлено багато розладів, які ще не є за­хворюванням та не викликали звертання до лікарів. Загальна зах-ворюванність в селищі з радіоцентром, в основному, зумовлена порушенням нервової та серцево-судинної системи, також була вищою, ніж у контрольній групі.

В обстежених дітей відзначено порушення розумової працез­датності внаслідок зниження уваги через розвиток послідовного гальмування та пригнічення нервової системи. Фіксувалися при­скорений пульс та дихання, підвищення артеріального тиску при фізичному навантаженні та сповільнене повернення до норми цих показників при його знятті. Фіксувався також вплив ЕМП на інші процеси, в тому числі імунобіологічні.

Опубліковано чимало матеріалів з вивчення впливу ЕМП діа­пазонів УВЧ та ВЧ на тварин (мавп, кролів, пацюків, мишей). Найу-важніше вивчали порушення діяльності серцево-судинної систе­ми. Дослідження показали, що опромінення ЕМП малої інтенсив­ності впливає на тварин практично так само, як і на людей.

Значні зміни функціонування органів та систем спостеріга­лися не лише під час опромінення, а й щодо їх наслідків протягом тривалого часу.

У перший період опромінення спостерігалися зміни пове-денки тварин: у них з'являлися неспокій, збудження, рухова активність, прагнення втекти із зони випромінювання. Трива­лий вплив ЕМП призводив до зниження збудження, зростання процесів гальмування. Опромінення ЕМП спричинювало пору­шення умовних рефлексів та затримку їх вироблення.

Вплив ЕМП на тварин у період вагітності призводив до зрос­тання кількості мертвонароджених, викидів, каліцтв. Спостері­галися аналогічні наслідки, які проявлялися у наступних поколі­ннях.

Мікроскопічні дослідження внутрішніх органів тварин вияви­ли дістрофічні зміни тканин головного мозку, печінки, нирок, ле­генів, серцевого м'язу з венозним повнокрів'ям, набряками, зміною забарвлення. Було зафіксовано порушення на клітинно­му рівні. ЕМП повинні розглядатися в основному як хворобот­ворний чинник. На підставі клінічних та експериментальних ма­теріалів виявлені основні симптоми ураження, які виникають при впливі ЕМП. їх можна класифікувати як радіохвильову хворобу. Ступінь патології прямо залежить від напруги ЕМП, тривалості впливу, фізичних особливостей, діапазонів частот, умов зовніш­нього середовища, а також від функціонального стану організму, його стійкості до впливу різних чинників, можливостей адаптації.

Поряд з радіохвильовою хворобою як специфічним резуль­татом дії ЕМП спостерігається, через вплив, загальне зростання захворюваності, а також захворювання на окремі хвороби органів дихання, травлення та ін. Це відмічається також при дуже малій інтенсивності ЕМП, яка незначно перевищує гігієнічні нормати­ви. Ймовірно, причиною є порушення нервово-психічної діяль­ності як головної у керуванні всіма функціями організму. Вна­слідок дії ЕМП можливі як гострі, так і хронічні ураження, пору­шення в системах та органах, функціональні зміни в діяльності нервово-психічної, серцево-судинної, ендокринної, кровотвор­ної та інших систем.

Звичайно, зміни діяльності нервової та серцево-судинної сис­теми зворотні, і хоча вони мають кумулятивний характер (тобто накопичуються з часом), але, як правило, зменшуються та зника­ють при виключенні впливу та покращенні умов праці. Але три­валий та інтенсивний вплив ЕМП призводить до стійких пору­шень і захворювань.

Випромінювання НВЧ-діапазону. Активність впливу ЕМП різних діапазонів частот різна: вона значно зростає з ростом час­тоти та дуже серйозно впливає у НВЧ-діапазоні. У даний діапа­зон входять дециметрові (100—10см), синтиметрові (10—1см) та міліметрові (10—1мм) хвилі. У зарубіжних літературих джерелах усі ці діапазони об'єднуються терміном "мікрохвльові".

Як і УВЧ, НВЧ-випромінювання дуже поглинається ґрунтом та не віддзеркалюється іоносферою. Тому поширення НВЧ відбу­вається в межах прямої видимості. На деяких ділянках діапазону НВЧ спостерігаються поглинання та розсіювання хвиль молеку­лами кисню, випаровуванням води, атмосферними опадами, що обмежує віддаль поширення.

На дециметрових хвилях працюють радіомовні та телевізійні станції, які забезпечують завдяки зниженню рівня перешкод вищу якість передачі інформації, ніж в УВЧ-діапазоні.

Усі ділянки НВЧ-діапазону використовуються для радіо­зв'язку, в тому числі радіорелейного та супутникового. В цьому діапазоні працюють практично всі радіолокатори.

Оскільки випромінювання НВЧ, поглинаючись поганопровід-ним середовищем, викликає їх нагрівання, цей діапазон широко використовується у промислових установках, які базуються на ви­користанні й інших ефектів, пов'язаних з НВЧ-випромінюван-нями. Подібні установки використовуються і в побуті. Вплив НВЧ випромінювання на живі тканини дав підставу для розробки тера­певтичної медичної апаратури. Завдяки особливостям поширен­ня НВЧ, саме цей діапазон використовується для передачі енергії променем на великі відстані.

В НВЧ-діапазоні вузькоскеровані антени використовуються відносно мало. Здебільшого використовується можливість сфо­кусувати випромінювання у вузький промінь антенним при­строєм порівняно невеликих габаритів. У межах променів, обме­жених діаграмою спрямованності антени, інтенсивність ЕМП сут­тєво збільшується, а за межами променів стає дуже малою, що зумовлює достатньо чітке розмежування зон різного ступеня не­безпеки.

Вплив НВЧ на біологічні об'єкти останнім часом привертає Увагу великої кількості дослідників та висвітлюється у численних наукових доповідях та публікаціях. Є відомості про клінічні про­яви дії НВЧ залежно від інтенсивності опромінення. При інтен­сивності близько 20 мкВт/см² спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску, тобто реакція на опромінен­ня. Вона сильніша та може навіть виражатися у збільшенні темпе­ратури тіла осіб, які раніше потрапляли під опромінення. Із зрос­танням інтенсивності проявляються електрокардіологічні зміні, при хронічному впливі - тенденція до гіпотонії, до змін з боку

нервової системи. Потім починається прискорення пульсу, ко­ливання об'єму крові.

За інтенсивності 6 мВт/см² помічено зміни у статевих залозах, у складі крові, помутніння кришталика. Далі — зміни у згортанні крові, умовно-рефлекторній діяльності, вплив на гепатоцити, зміни у корі головного мозку. Потім — підвищення артеріального тиску, розриви капілярів та крововиливи у легені та печінку.

За інтенсивності до 100 мВт/см² - стійка гіпотонія, стійкі зміни у серцево-судинній системі, двобічна катаракта. Подальше опромінення помітно впливає на тканини, викликає больові відчуття. Якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см², то це викли­кає дуже швидку втрату зору.

Таким чином, НВЧ-опромінення діє в основному аналогічно хвильовому, але сильніше. Крім того, спостерігаються і деякі особ­ливості. Багато ефектів від дії ЕМП пояснюються перетворенням енергії випромінювання на теплову. Оскільки нагрівання зрос­тає пропорційно частоті, явища, пов'язані із нагріванням, на НВЧ проявляються сильніше.

Зупинимося на двох проявах НВЧ-опромінення, які деякою мірою можуть вважатися специфічними, тобто зумовленими цими, а не іншими чинниками впливу.

Одним із серйозних ефектів, зумовлених НВЧ-опроміненням, є ушкодження органів зору. На нижчих частотах такі ефекти не спо­стерігаються і тому їх треба вважати специфічними для НВЧ-діа-пазону.

Ступінь ушкодження залежить в основному від інтенсивності та тривалості опромінення. Із зростанням частоти, напруги ЕМП, яка викликає ушкодження зору, - зменшується.

Гостре НВЧ-опромінення викликає сльозотечу, подразнен­ня, звуження зіниць. Потім після короткого (1—2 доби), прихо­ваного, періоду спостерігається погіршення зору, яке зростає під час повторного опромінення, що свідчить про комулятивний ха­рактер ушкоджень. Експерементальні дослідження на кроликах та спостереження за людьми вказують на існування механізму відновлення ушкоджених клітин, який вимагає тривалого часу (10—12 діб). Із зростанням часу та інтенсивності впливу ушкод­ження стають незворотними.

При впливі випромінювання на око спостерігається ушкод­ження роговиці. Але серед усіх тканин ока найбільшу чутливість

у діапазоні 1 — 10 ГГц має кришталик. Сильне ушкодження криш­талика зумовлене тепловим впливом НВЧ (при щільності понад 100 мВт/см²). При меншій інтенсивності помутніння криштали­ка спостерігається лише у задній ділянці, при великій — по усьо­му об'єму кришталика. Утворення катаракти пояснюють не лише тепловою дією, а й впливом ряду інших не зовсім встановлених чинників. Велике значення має концентрація поля в середовищі з окремими діалектричними властивостями та об'ємними резо­нансними ефектами. На початку 60-х pp. у науково-технічній літе­ратурі з'явилися перші відомості про те, що люди, опромінені імпульсами НВЧ-коливань, чули звук. Залежно від тривалості та частоти повторів імпульсів цей звук сприймається як щебетання, цвірінькання чи дзюрчання в якійсь точці (всередині чи ззаду) голови. Це явище викликоло зацікавленість вчених, які розпоча­ли систематичні дослідження на людях та тваринах (морських свинках, пацюках та кішках). Під час опитування люди могли повідомити про ними відчуття, для тварин необхідно було розро­бити спеціальну методику. Вона полягає в тому, що спочатку у тварини виробляється умовний рефлекс на звуковий сигнал пев­ної частоти: тварина мусила виконувати певні дії, після чого от­римувала їжу. Потім звуковий сигнал змінювався НВЧ-випро-мінюванням, яке викликало слуховий ефект на такій самій час­тоті. Було встановлено, що в обох випадках тварина веде себе однаково.

Проводилися також досліди, які свідчать, що НВЧ-імпульси сприймаються слуховою системою. Для цього вживляли мікро-електроди, з яких знімали біопотенціали. З'ясувалось, що слухо­вий ефект притаманний частотам 200-300 МГц при тривалості прямокутних імпульсів, які змінюються в межах 1-100 мкс з ча­стотою повторень 1-100 Гц. Вічуття звуку фіксувалося при дуже малих значеннях щільності потоку, середніх - починаючи з 0,1 мВт/см², імпульсних - МВт/см². Частота відчуття звуку не залежить від частоти НВЧ сигналу.

На підставі розрахунків для моделі мозку, які відповідають експериментальним даним, було запропоновано таке пояснення слухового ефекту, під впливом імпульсів НВЧ-енергії збуджу­ються термопружні хвилі тиску в тканинах мозку, які діють за рахунок кісткової провідності на рецептори внутрішнього вуха -волоскові клітини завитки.

У тварин слуховий ефект викликає неспокій, вони намага­ються уникнути опромінення. Питання, наскількі слуховий ефект неприємний чи шкідливий для людини, перебуває на стадії до­слідження, як і питання про можливі неслухові ефекти імпульс­ного НВЧ-випромінення.

Вивчення впливу ЕМП на різні біологічні об'єкти, що насе­ляють біосферу, - тварин, комах, рослин, бактерій - природно, має і самостійний інтерес. Мається на увазі як доля кожного біо­логічного виду, що залежить від стану навколишнього середови­ща, так і взаємозв'язок і взаємодія об'єктів живої природи. Крім того, хоча ці дослідження проведені й у відносно малих масшта­бах, вони допомогли з'ясувати деякі механізми дії ЕМП, а також розширили коло питань, котрі зацікавили вчених і стали предме­том подальшого вивчення.

Наприклад, при дослідженні впливу НВЧ-випромінювання невеликої (нетеплової) інтенсивності на комах спостерігалися те-ратогенні ефекти (природжені аномалії розвитку), які іноді мали мутагенний характер, тобто успадковувалися.

Дослідження проростання та подальшого розвитку кукуруд­зи із попередньо опроміненого міліметровими хвилями у сухому стані насіння виявило періодичне чергування стимулюючої та пригнічуючоїдії. При зміні дози опромінення спостерігався ефект післядії - вплив опромінення, яке виявляється через певний час (близько місяця).

Вплив НВЧ опромінення на насіння люцерни призвів до зміни стану їх оболонки, що погано пропускає воду, і полегшив проро­стання.

Виявлено значний вплив НВЧ-випромінювання на зміну фізико-хімічних властивостей та співвідношення клітинних структур. Особливо це призводить до затримки та припинення процесів розмноження бактерій та вірусів і знижує їх інфекційну активність.

Оптичне випромінювання. Цим терміном позначається випро­мінювання видимого діапазону хвиль (0,4—0,77 мкм), а також ме­жуючих з ним діапазонів - ІЧ з довжиною хвилі 0,77-0,1 мкм та УФ з довжиною хвилі 0,4-0,05 мкм.

Таким чином, з боку довгих хвиль між оптичним діапазоном та НВЧ лежить маловивчений та поки що маловикористовуваний

діапазон субміліметрових хвиль (0-01 мм), а з боку коротких хвиль - перехід до рентгенівського випромінювання.

Вивчення оптичного діапазону (включаючи 14, видиме та УФ) не класифікується як радіочастотне, але, починаючи з 60-х pp., воно почало широко застосовуватися у радіоелектроніці.

Радіоелектронні прилади, як і будь-які інші, мають ККД мен­ше від 100 %, і частина енергії джерел живлення витрачається на покриття втрат та в кінцевому рахунку переходить у тепло, тобто, в ІЧ-випромінювання.

Джерелами ІЧ-випромінювання служать багато елементів та вузлів радіоапаратури - електровакуумні, напівпровідникові та квантові прилади, індуктивності, резистори, трансформатори, з'єднувальні проводи тощо. Аналогічним чином електровакуумні прилади у скляних балонах дають випромінювання у видимій області спектра. Але такого роду випромінювання порівняно малої інтенсивності не викликає помітного екологічного впливу. Це саме стосується і некогерентного УФ-випромінювання, яке ви­користовується у технологічному процесі фотолітографії при ви­робництві мікросхем.

Лазерне випромінювання має ряд особливостей. Воно харак­терне великою часовою та просторовою когерентністю - кореля­цією (сумісністю) фаз коливань у деякій точці простору на певну величину моменту часу, а також кореляцією фаз коливань у різних точках простору в один і той самий момент часу.

Часова когерентність зумовлює монохроматичність (одночас-тотність) випромінювання, що випливає із самого принципу дії лазера як квантового прилада. У реальних умовах з ряду причин ширина спектра лазерного випромінювання обмежена, хоча й до­сить немала.

Просторова когерентність зумовлює високу скерованість лазер­ного випромінювання, тобто малу кутову розбіжність променя на великих відстанях. У зв'язку із малою довжиною хвилі лазерне вип­ромінювання може бути сфокусоване оптичними системами (лінза­ми та дзеркалами) невеликих геометричних розмірів, обмежених дифракцією, завдяки чому на малій площі досягається велика гус­тина випромінювання.

Вказані властивості та їх поєднання є основою для широкого використання лазерів. За їх допомогою здійснюється багатоканаль­ний зв'язок на великих відстанях (причому кількість каналів тут у

десятки тисяч разів може перевищувати можливості НВЧ-діапа-зону), лазерна локація, дальнометрія, швидке опрацювання інфор­мації.

Вплив лазерного випромінювання на біологічні тканини може призвести до теплової, ударної дії світлового тиску, електро­стрикції (механічні коливання під дією електричної складової ЕМП), перебудови внутріклітинних структур. Залежно відрізних обставин прояв кожного ефекту, зокрема, чи їх сумарна дія мо­жуть відрізнятися.

При великій інтенсивності і дуже малій тривалості імпульсів спостерігається ударна дія лазерного випромінювання, яка по­ширюється з великою швидкістю та призводить до пошкоджен­ня внутрішніх тканин за відсутності зовнішніх проявів.

Найважливішим чинником дії потужного лазерного випром­інювання на біологічне середовище є тепловий ефект, який про­являється у вигляді опіку, іноді з глибинним руйнуванням - де­формацією і навіть випаровуванням клітинних структур. При менш інтенсивному випромінюванні на шкірі можуть спостері­гатися видимі зміни (порушення пігментації, почервоніння) з досить чіткими межами ураженої ділянки. Шкірний покрив, який сприймає більшу частину енергії лазерного випромінювання, значною мірою захищає організм від серйозних внутрішніх уш­коджень. Але є відомості, що опромінення окремих ділянок шкіри викликає порушення у різних системах організму, особливо нер­вової та серцево-судинної.

У зв'язку з різною поглинальною здатністю живих тканин при відносно слабких ушкодженнях шкіри, можуть виникати серйозні ураження внутрішніх тканин - набряки, крововиливи, змертвіння, згортання крові. Результатом навіть дуже малих доз лазерного випромінювання можуть бути такі явища, як майже і при НВЧ-опроміненні - нестійкість артеріального тиску, пору­шення серцевого ритму, втома, дратливість тощо. Звичайно, такі порушення зворотні і зникають після відпочинку.

Найсильніше впливає лазерне випромінювання на очі. Тут най­серйознішу небезпеку становить випромінювання УФ-діапазо-ну, яке може призвести до коагуляції білка, рогівки та опіку сли­зової оболонки, що викликає остаточну сліпоту. Вплив видимого діапазону впливає на клітини сітківки, внаслідок чого настає тим­часова сліпота або втрата зору від опіку чи наступна поява рубце-

вих ран. Випромінювання ІЧ-діапазону, яке поглинається рай­дужною оболонкою, кришталиком та скловидним тілом, більш-менш безпечне, але також може спричинити сліпоту.

Таким чином, лазерне випромінювання ушкоджує (іноді не-зворотно) усі структури ока, а оскільки око є оптичною систе­мою, виникають другорядні біологічні ефекти як реакція на оп­ромінення.

Внаслідок лазерного опромінення у біологічних тканинах мо­жуть виникати вільні радикали, які активно взаємодіють з моле­кулами та порушують нормальний хід процесів обміну на клітин­ному рівні. Наслідком цього є загальне погіршення стану здоро­в'я (як і при впливі іонізаційних випромінювань).

2.3.2. Нормативи та стандарти

Усе живе в біосфері постійно перебуває під впливом ЕМП при­родного походження, в зв'язку з чим у організмів в процесі ево­люції виробилися механізми, які дають змогу безболісно зносити середній рівень фонового опромінення, «також окремі пристосу­вальні можливості, що знижують гостроту реакції на деякі відхи­лення від норми при зміні ситуації (при грозових розрядах, маг­нітних бурях тощо). Але перевищення інтенсивності випроміню­вання над фоновим рівнем, зумовлене роботою радіозасобів, викликає несприятливі наслідки і дає підстави твердити про еко­логічну небезпеку електромагнітного випромінювання практич­но в усьому діапазоні частот і навіть при дуже малих інтенсивно­стях. Через це потрібно оцінити ступінь небезпеки, нормувати допустимі рівні опромінення, розробити та вжити необхідних за­хисних заходів.

Як вказувалося вище, увагу на шкідливий вплив ЕМП було звер­нено фактично у початковий період розвитку радіо. Тоді ж були запропоновані і деякі заходи з охорони праці за умов опромінення ЕМП. Але небезпека у широких масштабах не лише для осіб, про­фесійно пов'язаних з радіоапаратурою, а й для населення, стала зрозумілою тільки у 50-ті pp., коли розпочались спеціальні до­слідження, які мали на меті розробку та обґрунтування правил техніки безпеки.

Треба відзначити, що будь-які норми та стандарти, пов'язані із захистом людини від небезпечного впливу різних чинників, є компромісом між перевагами, отриманими при використанні

нової техніки, та можливим ризиком, пов'язаним із цим вико­ристанням. Тому ризик повністю не виключається. Гранично до­пустимі рівні впливу будь-якого чинника залежать від того, на­скільки нам відомі ураження, завдані організму, які прийняті при цьому критерії безпеки, який обраний відсоток летальних наслідків при незворотних негативних результатах. З урахуван­ням цього пропонувалося ввести, наприклад, допустимі (чи екс­плуатаційні) рівні, гранично терпимі (для аварійних режимів).

У 1953 р. американський вчений Г.Шван запропонував вва­жати гранично допустимою для людини густину потужності НВЧ-випромінювання 100 мВт/см². Таке опромінення збільшує тем­пературу опроміненої ділянки тіла не більш ніж на 1,5°С та вик­ликає ефекти, подібні до тих, що відбуваються в організмі при природних фізіологічних процесах. Запропонована норма давала 10-кратний запас щодо умов, які викликають теплове ураження. У 1986 році ця норма для діапазону частот від 10 МГц до 100 ГГц була введена американським національним інститутом стандартів як стандарт США для осіб, що професійно обслуговують джерела електромагнітного випромінювання для населення. Аналогічна норма була незабаром прийнята багатьма західними країнами.

Водночас у СРСР були введені «Санитарные правила при работе с источниками електромагнитного поля высокой и ульт­равысокой частоты» та «Временные санитарные правила при ра­боте с генераторами сантиметровых волн». Згідно з останніми інтенсивність опромінення протягом робочого дня на УВЧ та НВЧ не повинна перевищувати 10 мкВт/см², протягом двох го­дин - 100 мкВт/см², та протягом 15-20 хв - 100 мкВт/ см². Ці дані були покладені в основу ГОСТ 12.1.006-76 «Электромаг­нитные поля радиочастот». Аналогічні норми були введені у відповідні документи ряду країн.

Нормування вимог до граничного рівня опромінення не відмінило проведення наступних робіт з вивчення впливу випро­мінювання та уточнення норм.

Посилена увага до цих питань стимулювалася і тією обстави­ною, що норми, прийняті в СРСР, були у 1000 разів жорсткіши­ми, ніж у США. Швидке поширення засобів зв'язку на НВЧ та масове запровадження побутових НВЧ-печей зачіпали інтереси широких кіл населення. Ажіотаж у пресі підігрівався активністю ряду фірм, наприклад, виробників печей, які використовували традиційні (не НВЧ) способи нагрівання.

На підставі нових наукових даних американський стандарт у 1982 р. був переглянутий в бік більших обмежень. Крім того, у ньому був значно знижений допустимий рівень випромінюван­ня для частот, близьких до 100 МГц. Ці частоти є резонансними для об'єкта, що має розміри та форму тіла людини, і тому виз­нані найнебезпечнішими. Новий американський стандарт ви­ходив із вимоги обмеження величини потужності, що погли­нається, рівнем 0,4 Вт на кілограм маси тіла (з урахуванням 10-кратного запасу).

Більш глибоке вивчення питання впливу радіовипроміню­вання дало підставу для перегляду стандарта ГОСТ 12.1.006—84 «Електромагнитные поля радиочастот». Він охоплює діапазон частот 60 кГц-300 МГц і встановлює, що оцінка ЕМП у діапа­зоні 60 кГц- 300 МГц проводиться окремо за електричною та магнітною складовими поля. Гранично допустимі рівні протя­гом робочого дня за електричною складовою не повинні пере­вищувати 50 В/м, знижуючись ступенями до 5 В/м у міру підви­щення частоти. За магнітною складовою встановлені рівні лише для окремих ділянок діапазону: 5 А/мдля частот 60 кГц-1,5 МГц та 0,3 А/м для частот 30 кГц-50 МГц. Допускається перевищен­ня цих рівнів (але не більше двократного) при скороченні робо­чого часу на 50%.

Для частот 300 МГц-300 гГц гранично допустимі значення щільності потоку енергії ЕМП визначаються як результат ділен­ня нормованої величини енергетичного навантаження за робо­чий день на час впливу. Енергетичне навантаження протягом робочого дня не повинне перевищувати 200 мкВт/см²; у випадку опромінення від антен, що обертаються і скануються (за певних обмежень), може бути трохи вищим. У будь-якому випадку гра­ничне значення щільності потоку енергії не повинно перевищу­вати 1000 мкВт/см².

2.3.3. Захист від електромагнітних випромінювань

Для зменшення впливу ЕМП на персонал та населення, яке перебуває у зоні дії радіоелектронних засобів, потрібно вжити ряд захисних заходів. До їх числа можуть входити організаційні, інже­нерно-технічні та лікувально-профілактичні.

Здійснення організаційних та інженерно-технічних заходів покладено передусім на органи санітарного нагляду. У контакті з

санітарними лабораторіями підприємств та установ, які викорис­товують джерела електромагнітного випромінювання, вони по­винні вживати заходів з гігієнічної оцінки нового будівництва та реконструкцієї об'єктів, котрі виробляють та використовують радіозасоби, а також нових технологічних процесів та обладнання з використанням ЕМП. проводити поточний санітарний нагляд за об'єктами, які використовують джерела випромінювання, здійснювати організаційно-методичну роботу з підготовки фахівців та інженерно-технічний нагляд.

Ще на стадії проектування має бути забезпечене таке взаєм­не розташування опромінювальних та опромінюваних об'єктів, яке б зводило до мінімуму інтенсивність опромінення. Оскіль­ки повністю уникнути опромінення неможливо, потрібно змен­шити ймовірність проникнення людей у зони з високою інтен­сивністю ЕМП, скоротити час перебування під опроміненням. Потужність джерел випромінювання мусить бути мінімально потрібною.

Виключно важливе значення мають інженерно-технічні ме­тоди та засоби захисту: колективний (група будинків, район, на­селений пункт), локальний (окремі будівлі, приміщення) та інди­відуальний. Колективний захист спирається на розрахунок по­ширення радіохвиль в умовах конкретного рельєфу місцевості. Економічно найдоцільніше використовувати природні екрани -складки місцевості, лісонасадження, нежитлові будівлі. Встано­вивши антену на горі, можна зменшити інтенсивність ЕМП, яке опромінює населенний пункт, у багато разів. Аналогічний резуль­тат дає відповідна орієнтація діаграми спрямованості, особливо високоспрямованих антен, наприклад, шляхом збільшення висо­ти антени. Але висока антена складніша, дорожча, менш стійка. Крім того, ефективність такого захисту зменшується з відстан­ню.

При захисті від випромінювання екрана має враховуватись затухання хвилі при проходженні крізь екран (наприклад, лісову смугу), а також явиша на верхній та бічних стінках екрана, які збільшують інтенсивність ЕМП за екраном. Для екранування можна використовувати рослинність. Спеціальні екрани у виг­ляді відбиваючих і радіопоглинаючих щитів дорогі, малоефек­тивні і використовуються дуже рідко.

Локальний захист дуже ефективний і використовується час­то. Він заснований на використанні радіозахисних матеріалів, які забезпечують високе поглинання енергії випромінювання у матеріалі та віддзеркалення від його поверхні. Для екранування шляхом віддзеркалення використовують металеві листи та сітки з хорошою провідністю. Захист приміщень від зовнішніх випро­мінювань можна здійснити завдяки обклеюванню стін металізо­ваними шпалерами, захисту вікон сітками, металізованими што­рами. Опромінення у такому приміщенні зводиться до мінімуму, але віддзеркалене від екранів випромінювання перерозподіляється у просторі та потрапляє на інші об'єкти.

До інженерно-технічних засобів захисту також належать:

- конструктивна можливість працювати на зниженій по­тужності у процесі налагоджування, регулювання та профілакти­ки;

- робота на еквівалент налагоджування;

- дистанційне керування.

Для персоналу, що обслуговує радіозасоби та перебуває на не­великій відстані, потрібно забезпечити надійний захист шляхом екранування апаратури.

Глибина проникнення ВЧ- та НВЧ-променів в екран не пере­вищує міліметра, тому товщину екрана вибирають із конструк­тивних міркувань.

Поряд із віддзеркалювальними поширені екрани із матері­алів, що поглинають випромінювання. Такі екрани повинні за­безпечити узгодження з навколишнім простором, звідкіля падає випромінювання, тобто мінімально його відбивати.

Зараз існує велика кількість радіопоглинальних матеріалів як однорідного складу, так і композиційних, котрі складаються з різного розміру та форм часток діелектричних та магнітних речовин. Для відтворення електричних втрат, звичайно, вико­ристовують речовини на основі вуглецю, для магнітних - фери­ти. З метою кращого узгодження поглинача з навколишнім про­стором поверхня екрана робиться шорсткою, ребристою або у вигляді шипів.

Радіопоглинальні матеріали можуть використовуватися для захисту навколишнього середовища від ЕМП, яке генерується Джерелом, що перебуває в екранованому об'єкті. Крім того, ра-

діопоглиначами для захисту від віддзеркалення облицьовуються стіни безлунких камер-приміщень, де випробовуються випромі­нювальні пристрої. Радіопоглинальні матеріали використовують­ся в кінцевих навантаженнях, еквівалентах системах. Нарешті, поглинальні об'єкти із подібних матеріалів використовуються для зменшення перевіддзеркалення та поглинання ЕМП всередині ек­ранованих приміщень.

Засоби індивідуального захисту використовують лише у тих випадках, коли інші захисні заходи неможливі чи недостатньо ефективні: при переході через зони збільшеної інтенсивності вип­ромінювання, при ремонтних та налагоджувальних роботах у ава­рійних ситуаціях, під час короткочасного контролю та зміни інтен­сивності опромінення. Такі засоби незручні в експлуатації, обме­жують можливість виконання робочих операцій, погіршують гігієнічні умови. У радіочастотному діапазоні засоби індивідуаль­ного захисту базуються на принципі екранування людини з ви­користанням відбивання та поглинання ЕМП.

Для захисту тіла використовується одяг із металізованих тка­нин та радіопоглинальних матеріалів. Металізована тканина скла­дається із бавовняних чи капронових ниток, спірально обвитих металевим дротом. Таким чином, ця тканина, наче металева сітка, при відстані між нитками до 0,5 мм послаблює випромінювання не менш як на 20-30 дБ. При зшиванні деталей захисного одягу потрібно забезпечити контакт ізольованих провідників. Тому електрогерметизація швів проводиться електропровідними роз­чинами чи клеями, які забезпечують гальванічний контакт або збільшують ємнісний зв'язок неконтактуючих проводів.

Очі захищають спеціальними окулярами зі скла з нанесеною на внутрішній бік провідною плівкою двоокису олова. Гумова опра­ва окулярів має запресовану металеву сітку чи обклеєна металізова­ною тканиною. За допомогою таких окулярів випромінювання НВЧ послаблюється на 20-30 дБ.

Раніше використовувані рукавички та бахили тепер вважа­ють непотрібними, оскільки допустила величина щільності по­току енергії для рук та ніг у багато разів вища, ніж для тіла.

Колективні та індивідуальні засоби захисту можуть забезпечи­ти тривалу безпечну роботу персоналу на радіооб'єктах.