Длительное время большинство медико-биологических иссле-
дований касалось воздействия на людей полей сравнительно
большой интенсивности — с напряженностью ЭМП, измеряемой
вольтами и десятками вольт на метр. Исследованиям подвергался
персонал, непосредственно имеющий дело с передающей аппара-
турой. Лишь в последние 10—15 лет обследованию стали подвер-
гать людей, находящихся под воздействием полей сравнительно
небольших напряженностей. Обнаружилось прежде всего, что это
воздействие имеет кумулятивный (накопительный) характер. Вы-
явлено также, что эти поля чаще всего воздействуют не непосред-
ственно на органы и систему человеческого организма, а опосре-
дованно, через нервную систему. Отмечено, что в диапазоне мет-
ровых волн возможны резонансные максимумы поглощения мощ-
ности, обусловленные соразмерностью тела человека с длиной
волны, поэтому специальному исследованию подверглась реакция
лЮдей на слабые поля частот порядка 150 МГц. В сериях опытов
Использовались напряженности поля 7—16 и 3—5 В/м. Опыты
пРодолжались 25—30 дней при ежедневном облучении по 30 мин.
°Ыли выявлены заметные воздействия на симпатический отдел
НеРвной системы, а через него — на изменение функции перифе-
рийных сосудов, выражающееся в перестройке состояния перифе-
рического кровообращения, изменении пульса и температурной
Реакции кожи, на изменение электровозбудимости зрительного
^ЗДизатора, скорости некоторых физиологических реакций.
Одно из средств защиты от вредного действия ЭМП — элек-
Р°Магнитное экранирование помещений, в которых находятся:
• источники ЭМП, вызывающие экологическое загрязнение;
..-.. ,\' ¦\'¦¦:¦ . • ¦\' .-о- . ¦¦ 123»
• чувствительные измерительные приборы, на работу
рых могут влиять внешние ЭМП.
Все многообразие действия электромагнитных экранов сводят
к характерным случаям защиты от электрической или магнитной
составляющей поля электромагнитных волн.
Если источником поля являются различные проводники, соз-
дающие электрические, емкостные связи, задача сводится к устра.
нению или уменьшению этой электрической (емкостной) связи
Если источником поля являются токонесущие цепи, в частном
случае — катушки, преобладающим является индуктивное влия-
ние, то есть связь за счет магнитного поля. Оба источника таких
полей создают «наводки» на соседние электрические цепи. Они в
этих случаях становятся переизлучателями и создают вокруг себя
вторичные поля или вызывают распространение высокочастот-
ных колебаний по проводам на значительные расстояния.
Было показано, что в диапазонах радиочастот определяющей
оценкой материала для электромагнитного экранирования явля-
ется значение произведения проводимости материала на его маг-
нитную проницаемость: ст • ц. Здесь главную роль играет поверх-
ностный эффект, поскольку токи, протекающие в глубинных сло-
ях толщи экрана, существенно меньше токов, наводимых в по-
верхностных слоях. Поверхностный эффект характеризуют
глубиной проникновения 5, то есть глубиной, на которой наводи-
мый внешним полем ток будет в е » 2,73 раза меньше тока в по-
верхностном слое:
B.15)
где 5 — глубина проникновения, м; а — проводимость материала
(Ом • м); \\х — магнитная проницаемость; со — частота, с\" .
Соответственно эффективность экранирования будет возраС\'
тать по мере роста произведения а ¦ ц.
Существуют различные методики и расчетные формулы, рек°\"
мендованные для оценки напряженности ЭМП. Приводимые в лите-
ратуре формулы, как правило, пригодны для расчета напряженно\'
сти поля на больших расстояниях. Такова, например, формула Вве\'
денского:
124
е р— мощность сигнала, излучаемого антенной, Вт; К— коэф-
фициент усиления антенны; d — расстояние от антены до рас-
.аТриваемой точки пространства, м; X — длина волны, м; Л, —
с,1Сота подъема передающей антенны от поверхности земли, м;
и — высота, на которой определяют напряженность поля, м.
Эта формула справедлива в весьма узких пределах расстояний
й длин радиоволн при выполнении условия hx ¦ h2 ^ d2X/l$. В ос-
новном ее можно применять в диапазоне 30 кГц — 30 МГц при со-
йзмеримых значениях высот hx и h2.
Кроме формулы B.16) расчет напряженности поля в зоне излу-
чения может производиться для электрической составляющей
ЭМП Е по формуле Шулейкина — Ван-дер-Поля:
E=7,75(PGa)l/2F/d. B.17)
Здесь Е — напряженность электрической составляющей ЭМП,
В/м; Р— мощность передатчика, Вт; Ga — коэффииент усиления
антенны; d — расстояние от антенны до точки измерения, м;
F— множитель ослабления для определения потерь электромаг-
нитной энергии в почве, который зависит от параметров почвы,
расстояния от точки измерения до антенны и длины волны. Он оп-
ределяется из соотношения:
F= 1,41B + 0,Зх)/B + х + 0,бД B.18)
где х — величина, называемая «численным значением». В диапа-
зоне длинных и средних волн C0 кГц — 3 МГц) ее определяют по
Формуле х = Tzd/F00X2/c), а в диапазоне коротких волн
C-300 МГц):
х_ *d B.19)
7\'
Здесь X — длина волны, м; е — относительная диэлектриче-
ская проницаемость; а — радиопроводимость почвы, вдоль кото-
рой распространяется волна. Некоторые характерные значения а
Е приведены в табл. 2.4.
3 Приведем пример расчета напряженности поля диапазона
\"-300 МГц. Рассчитаем напряженность поля, создаваемого ко-
°тКоволновой радиостанцией /\'=100 кВт, X = 50 м, на расстоя-
ии ^_ 500 м, почва влажная и ровная, е = 10, а = 0,003 См/м;
a ** 240. Вначале определяем х (х = 2,33).
> 125
Затем определяем множитель ослабления F:
F= 1,41 • B + 0,3 • 2,33)/[2 + 2,33 + 0,6 • B,33J] = 0,5.
Напряженность поля Е рассчитываем по формуле
Е= 7,75 • A00 000 • 240I/2 • 0,5/500 = 38 В/м.
Сравнивая полученное значение со стандартом, приходим к
выводу, что вблизи КВ-радиостанции на расстоянии d = 500 м на-
ходиться нельзя, поскольку расчетные данные указывают на зна-
чительное превышение ПДУ (см. табл. 2.3).
Таблица 2.4
Основные параметры почв
Вид поверхности
Влажная почва, ровная поверхность
Влажная почва с низкой растительностью
Сухая почва, песок
Почва, покрытая лесом
Крупные города
?
5-15
4
2-10
4
3-5
ст, См/м
3 ¦ 10~3
1 • 10~2
1 ¦ 10~3
1 • 10~3
7,5 • 10
Однако оценки напряженности ЭМП по формулам B.16) и
B.17) весьма приблизительны. Более надежным способом опреде-
ления напряженности ЭМП являются прямые измерения. При из-
мерениях следует учитывать поляризацию волн, а также измене-
ния в результате отражения от различных преград.
Переходя к СВЧ-диапазону радиоизлучений, следует отметить,
что из биоэффектов в данном случае хорошо известен тепловой
эффект микроволн, связанный с повышением температуры облу-
чаемой ткани. Благодаря тепловому действию дециметровые и
сантиметровые волны средней и высокой интенсивности широко
используются в физиотерапии для лечения многих заболеваний, в
том числе онкологических и сердечно-сосудистых. Идея лечения
заключается в создании температурных градиентов в различных
органах тела, меняющих условия функционирования пораженно-
го органа.
Наряду с этим неконтролируемое воздействие как высокой #
средней, так и низкой интенсивности радиоволнового излучен^
на организм человека может привести к возникновению разлиЧ\'
ных заболеваний. Например, наиболее биологически активное #
радиодиапазоне сверхвысокочастотное излучение A0—10~ **\'
126
3 • 109—3 • 1010 Гц) вызывает повреждение тканей глаза. Сте-
е11ь повреждения зависит от интенсивности излучения и дли-
едЬности воздействия.
В общем случае реакция организма на ЭМИ радиодиапазона
^ет до некоторого порогового значения плотности потока мощ-
ности. Начиная с порогового значения плотности потока мощно-
сти и до ее значений, вызывающих заметный нагрев тканей (пре-
вЬпиающий 0,1 °С), биологический эффект не меняется.
Источники, создающие в биосфере микроволновый фон (СВЧ
ЭМИ малой интенсивности), подразделяют на две группы: есте-
ственные и искусственные.
К естественным относятся излучения Солнца, Луны, планет
Солнечной ситемы, других космических объектов. Излучение не-
возмущенного Солнца на частотах 100—300 ГГЦ у поверхности
Земли равно 2 ¦ 10~6 Вт/м2. Излучение Солнца с учетом центров
активности (взрывы, вспышки) наблюдается на частотах 1; 2; 3;
9,5; 35 и 70 ГГц и может увеличивать общую интенсивность до
30 %. Интенсивность солнечного излучения связана с вращением
Солнца (периодичность 28 суток) и периодичностью солнечной
активности, составляющей примерно 11 лет.