Физические факторы среды

Вибрации и шум. Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах находящихся под воздействием переменного физического поля, называется вибрацией.

К вибрациям, в первую очередь, следует отнести звук, который определяет звукосферу человека.

Воздействие вибраций на человека, на живой организм классифицируют: по способу передачи колебаний, по направлению действий вибраций; по временной характеристике вибрации.

Вибрации относятся к факторам, обладающим высокой биологической активности. Выраженность ответных реакций обуславливается в основном физическими характеристиками вибраций: силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной физиологической колебательной системы.

Экспериментально установлено, что нет линейной зависимости между уровнем воздействующей вибрации и ответными реакциями организма. Причину этого явления связывают с резонансными эффектами. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних физических полей при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних полей.

Различные вибрации, особенно техногенного происхождения, приводят к появлению различных патологических состояний организма человека. Вибрационная патология состоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний человека, как экологического фактора. Среди различных факторов влияния вибрации на человека следует отметить локальную вибрацию, которая связана чаще всего с профессиональной деятельностью человека.

Акустические колебания охватывают как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Звуковые колебания – это колебания в диапазоне 16 Гц- 20 кГц. Колебания с частотами менее 16 Гц – инфразвуковые, выше 20 кГц — ультразвуковые.

У человека, животных основной детектор звуковых колебаний – это ухо; однако весь организм живой структуры это сложная по структуре фрактальная система, которая в силу специфики строения своей структуры, наличие в ней основного компонента – воды, является весьма чувствительной системой к воздействию внешних вибраций.

Шум - определяется как совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. Напомним, что окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь – 50-60 Дб (децибел); автосирена – 100 Дб; шум двигателя легкового автомобиля – 80Дб; громкая музыка – 70 Дб; шум в обычной квартире – 30-40 Дб.

Шум влияет на весь организм человека, на его физиологическую активность и может вызывать, при определенных условиях влияния, различные заболевания организма, в первую очередь к снижению слуха человека, глухоте.

Физика вибраций и шума сегодня составляют основу звукосферы человека и являются наиболее актуальной в связи с использованием человеком, особенно детьми, молодежью, плееров и мобильных телефонов.

Электромагнитные поля (ЭМП) [2]

Электромагнитные поля неионизирующего излучения сегодня являются наиболее актуальным исправлением в экологии человека, если иметь в виду слабые и сверхслабые ЭМП современной бытовой техники и различных средств связи, включая мобильные телефоны, компьютеры, плееры и пр.

Отметим здесь, что достаточно большой напряженности электрического поля, особенно при исследовании электростатических исследований могут наблюдаться явления ионизации среды.

В основном при нормировании ЭМП используются понятия: «порог» и «доза». Порог – это предельно допустимая величина облучения, по достижении которой наступают неблагоприятные последствия. Дозой называется величина энергетической нагрузки, зависящая как от продолжительности так и от интенсивности облучения. Под предельно-допустимой дозой подразумевают дозу, которая обеспечивает незначительную вероятность появления тяжелых соматических и генетических последствий.

Однако, из сопоставления данных об уровнях естественного и искусственного (техногенного) электромагнитного фона следует признать, что не существует уровня облучения, который можно было бы считать абсолютно безопасным. Любой уровень ЭМП, превышающий естественный фон, всегда может создавать риск вредных последствий.

Сегодня практически не существует надежных методов определения воздействия того или иного источника ЭМП на организм здорового человека, особенно длительного воздействия слабых техногенных ЭМП.

Существующие в разных странах различные санитарные нормы безопасности ЭМП основаны, в первую очередь, на данных, которые дают существующие для детектирования ЭМП физические приборы. Сегодня нет физических приборов, которые бы детектировали наличие слабых техногенных ЭМП во всем диапазоне частот от Герц (Гц) до Гигачерц (ГГц). Это означает, что остается проблемой, влияет ли ЭМП в том случае на организм человека, если выбранный прибор не фиксирует наличие ЭМП.

Фоновые ЭМП. Под электромагнитным полем подразумевается совокупность неионизирующего излучения искусственного и естественного происхождения, воздействующего на живые и неживые объекты продолжительное время.

В природе существуют ЭМ поля естественного происхождения. Собственно в окружении природных ЭМП формировалось и существует все многообразие видов и форм живых существ на земле.

К низкочастотным (до сотен КГц) ЭМП и волн в природе относятся: атмосферное электричество, естественный магнетизм горных пород; приливные и отливные явления на море; воздействие «солнечного ветра» на магнитосферу Земли; различные потоки космических частиц, которые взаимодействуют с перемещающимися зарядами атмосферного электричества; полярные сияния.

Из перечисленных источников, следует считать источники атмосферного электричества в диапазоне частот 0.003-30 МГц. В диапазоне 0.03-20 Ггц мощность источников ЭМП космического происхождения превышает мощность источников наземного происхождения.

Фоновые уровни ЭМ излучения искусственного происхождения можно считать безопасными для человека, если по абсолютной величине они не превышают значений естественного фона.

Из сопоставленных данных об интенсивностях естественного ЭМ фона с предельно-допустимыми (по санитарным нормам) уровням можно оценить степень превышения норм искусственного излучения.

ЭМ поля радиоэлектронных устройств. Человек, как биологический вид, формировался под влиянием магнитного поля Земли, хотя человек обладает механизмами, обеспечивающими определения того или иного ЭМ воздействия, однако у него отсутствуют рецепторы и органы, непосредственно реагирующие на эти поля.

Все ЭМП, действующие на человека, в основном проявляются на его функциональное состояние, а основным внутренним фактором таких полей является вода организма человека, которая является весьма чувствительной средой к любым влияниям ЭМП.

ТВ и радиовещание. Основной задачей радио и телестанции является эффективное излучение ЭМ волн в окружающее пространство, их изначально следует рассматривать как фактор неблагоприятного влияния на окружающую среду и людей. По сравнению с другими источниками ЭМ волн эти радиосредства имеют высокую мощность, значительные геометрические размеры и предназначены для непрерывной работы в течении длительного времени. Воздействию, создаваемых или ЭМ полей, подвергается значительное количество людей.

Можно считать, что постоянный прирост электромагнитной «нагрузки», обусловленный расширением сети телевизионного вещания в первую очередь, в последующие годы будет незначителен, и будет целиком определяться вводом в эксплуатацию новых радиопередающих станций сети УКВ – ЧМ вещания.

Основной принцип обеспечения безопасности от ЭМ полей ТВ и радио – это соблюдение организациями, эксплуатирующими вещательные станции, установленных «Санитарных норм и правил» предельно допустимых уровней ЭМП.

С целью обеспечения безопасности населения в пределах санитарно защитных зон и зон ограничения застройки, запрещается строительство жилых зданий, лечебных, культурных, детских дошкольных и средних учебных заведений, предназначенных для круглосуточного пребывания людей.

Стационарная и мобильная связь. Проблема о влиянии средств стационарной и мобильной связи является весьма актуальной в связи с массовым внедрением в повседневную жизнь современного человека средств сотовой (мобильной) связи. Именно портативные средства связи, излучающие относительно небольшую мощность, стали пользоваться большие массы людей.

По существу, мы имеем случай глобального эксперимента в мире по воздействию слабых ЭМП сотовой связи на здоровье человека. Без тщательных медицинских исследований по влиянию ЭМП антенн, аппаратов сотовой связи на организм человека, последствий постоянного пользования такого рода персональных источников ЭМП на человека, началось массовое применение этого типа связи социумом.

Принципиально технической особенностью системы сотовой связи является эффективное использование выделяемой для работы системы области частот в различных «сотах» и применения различных методов доступа абонентов к ресурсам системы. Именно за счет этого удается одновременно обеспечить телефонной связью значительное число абонентов. В сотовой связи обслуживаемая территория разбивается на «соты» радиусом 0.5-10 км.

Вопрос о воздействии излучения мобильного телефона на организм человека в настоящее время является дискуссионным.

Наши исследования, выполненные в последнее время, по влиянию излучения мобильного телефона, антенн, сотовой связи на физические свойства природной воды свидетельствуют о том, что именно вода является на сегодня единственным высокочувствительным индикатором наличия в окружающей среде сверхслабых и слабых ЭМП. В свою очередь, это означает, что эти поля отрицательно влияют на любые живые организмы, в том числе и на организм человека, основой структуры и функциональной активности которых является вода внутри живой структуры.

С помощью физики сегодня можно и необходимо разрабатывать эффективные методы детектирования ЭМП сотовой связи и соответственно методики безопасности живых организмов природы.

Энергетика и электротранспорт. Сегодня электротранспорт стал неотъемлемой частью современной жизни, однако его воздействие на здоровье человека до недавнего времени не уделялось должного внимания. В большинстве случаев, пассажиры даже не задумываются о степени электромагнитной безопасности электротранспорта.

Напомним, что специалистами Балтийского государственного технического университета. «ВОЕНИСХ», Северо-западного научного центра гигиены и общественного здоровья, показано, что влияние электротранспорта существенно зависит от режима его эксплуатации [2]. Так значение магнитной индукции в диапазоне 0.01 -50Гц для режимов разгона и торможения составляют: в кабинах водителей троллейбусов — 49-325 мкТ, в кабинах водителей трамваев – 160-220 мкТ, в пассажирских салонах – до 265 мкТ, а в пригородных электропоездах до 75-85 мкТ.

Компьютерная и офисная техника. По степени вредного воздействия на организм человека персональные компьютеры (ПК) являются достойными соперниками сотовой связи. Исследования показывают, что после 45 минут работы на ПК, неоснащенном средствами защиты, у пользователей проявляются существенные перегрузки регуляторных систем организма.

Такие наборы технических средств как компьютер, ксерокс, телефон-факс, СВЧ –печь харакетрны для современного офиса. Однако, большинство сотрудников офисов не знают или не задумывались об этих источниках ЭМ опасности для их здоровья. Есть группы людей, которым ввиду физиологических и психологических особенностей в принципе не рекомендуется работа за компьютером, независимо от степени защиты пользования от его излучений, особенно детей на уроках информатики. Персональные компьютеры опасны не только для тех, кто сидит перед дисплеем. Электромагнитные излучения, особенно блока питания, монитора, распределяется во все стороны от компьютера. Радиус опасной ЭМ зоны может достигать 2.5 м.

Таким образом, безопасность компьютерного оборудования в настоящее время становится весьма существенным фактором общей ЭМ безопасности человека.

Кроме непосредственного влияния ЭМП компьютера на организм человека, существенно влияет на человека ионный состав воздуха и другие негативные влияния на здоровье человека.

Бытовая техника. Современная бытовая техника сегодня является наиболее характерным близким ЭМ спутником человека. Электрические плиты, мощные холодильники, морозильные камеры, СВЧ – печи вносят ощутимый вклад в эти ЭМ безопасность квартиры.

Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источником ЭМП.

Самыми мощными считаются СВЧ – печи, аэрогидрили, холодильники с системой «без инея», кухонные вытяжки, электроплиты.

Кроме СВЧ-печи, все бытовые приборы сегодня используют частоты ЭМП 50 Гц. В СВЧ –печах используются специальные генераторы СВЧ поля, рабочая частота которых составляет около 24 ГГц.

При приобретении электробытовой техники, ее эксплуатации всегда следует обращать внимание на соответствие санитарного паспорта прибора требованиям «Межгосударственных санитарных норм допускаемых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях» МСанПиН 001-96.

Ионизирующее излучение и человек [3 ]

Влияние ионизирующего излучения на организм человека сводится к цепочке обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом влияния являются процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях, в воде, составляющих основу живых организмов. Диссоциация сложных молекул в результате разрыва химических связей – является прямым действием радиации. Важную роль в формировании биологических эффектов играют радиационно-химические изменения, обусловленные продуктами радиолиза воды. Свободные радикалы водорода и гидроксильной группы, которые обладают высокой активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов, других элементов биологии, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме. В результате этого нарушаются доменные процессы, прекращается или замедляется рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций и систем организма.

Химические реакции, индуцируемые свободными радикалами, развиваются с большим выходом, вовлекая в процесс сотни и тысячи молекул, не задетых излучением. В этом состоит основная специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты.

Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, детерминированные пороговые эффекты и стохастические безпороговые эффекты.

Острые поражения развиваются при однократном равномерном гамма облучении всего тела и при поглощенной дозе выше 0.25 Гр. При дозе 0.25 -0.5 Гр могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются. В интервале дозы 0.5 – 1.5 Гр возникает чувство усталости, менее, чем у 10% облученных наблюдается рвота, умеренные изменения в крови.

Легкая форма острой лучевой болезни наблюдается при дозе 1.5 — 2.0 Гр, при дозе 2.5 – 4.0 Гр — наблюдается лучевая болезнь средней тяжести. При дозе 4.0 – 6.0 Гр развивается тяжелая форма лучевой болезни, приводящая в 50% случаев к смерти в течении первого месяца. При дозах выше 6.0 Гр развивается крайне тяжелая форма лучевой болезни, которая практически в 100% заканчивается смертью вследствие кровоизлияния или инфекционных заболеваний.

Если производится лечение противолучевыми средствами можно исключить летальный исход при дозах около 10Гр.

Степень воздействия радиации зависит от того, является ли облучение внешним или внутренним.

Напомним, что кальций, радий и стронций накапливается в костях, изотопы йода вызывают повреждения щитовидной железы, редкоземельные элементы – преимущественно опухоли печени. При внутреннем облучении наиболее опасны альфа – излучающие изотопы полония и плутония.

Самое коварное свойство ионизирующего излучения состоит в способности вызывать отдаленные последствия – это лейкозы, злокачественные образования, ранее старение. Существуют нормы радиационной безопасности НРБ -96 и Гигиенические нормативы ГН2.6.1.1054-96, выполнение которых для различных категорий людей обеспечивают их здоровье.

Сегодня, благодаря в первую очередь аварии на Чернобыльской АЭС, сравнительно хорошо изучены последствия радиационного излучения на организм человека и разработаны различные медико-профилактические мероприятия по защите организма от неконтролируемого поступления в организм человека в основном с пищей различных радионуклидов.

Принципиально не решаемой пока проблемой является невозможность, с помощью существующих физических и химических методик, дезактивировать радиоактивные заряженные земли, а значит, и очищать земли, растительную продукцию и защищать все живое на Земле, в том числе и человека.

Определенных успехов можно достичь с использованием новых технологий, развиваемых в последние годы. Это так называемые ЕМ-технологии, основанные на использовании эффективных микроорганизмов. Такие технологии хорошо развиваются в Японии, Германии и их дальнейшее развитие, по-видимому, позволит человеку более надежно экологически защитить среду обитания.

Не исключено, что развитие новых физических принципов влияния на радиационные процессы в веществе приведут к созданию устройств, которые будут эффективны в борьбе с радиационными излучениями. Но, пока эти работы в зачаточном состоянии.