ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК СӘУЛЕНІҢ АДАМҒА ӘСЕРІ | Скачать Материал

ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК СӘУЛЕНІҢ АДАМҒА ӘСЕРІ.
ӨНЕРКӘСІП ЖИІЛІГІНДЕГІ (50 ГЦ) ЭЛЕКРОМАГНИТТІК ӨРІС
Биообъектілерге зиянды әсер ететін антропогендік факторлардың арасында электромагниттік өріс (ЭМӨ) ерекше орын алады. Бұл жағдайда адам тек антропогендік емес, сондай-ақ табиғи электромагнитті әсерге ұшырайды.
Жердің электрлік және магниттік өрістері адамзат тарихында үнемі жеке биологиялық түрлер ретінде әрекет ететін фактор болып табылады және бұл өрістер тіршілік ортасының ажырамас факторы болып табылады.
Адам өмір сүрген кезде оның табиғаттың электромагниттік әсеріне бейімделуі орын алады. Дегенмен, ғылым мен техниканың дамуы ЭМӨ- ке өте жоғары қарқындылықпен және табиғи өндірістен басқаша болады.
ЭМӨ-ні қоса алғанда, пайдалану қағидаты, соның ішінде генерациялау қағидаты, құрылғыларды құру мүмкіндіктері Максвеллдің 1869 жылы атауын алған атақты теңдеулерден кейін пайда болған. Айта кету керек, бұл теңдеулер бірден толығымен түсінікті болмады. Олардың түсініктемелері мен оларда баяндалған принциптерді практикалық қолдану өте ұзақ уақытқа созылды [37, 45, 46, 48].
ХХ ғасырдың ортасына қарай қуатты қондырғылар құрылды, олардың жұмысы жаңа мәселенің пайда болуына әкелді — ЭМӨ адам мен басқа да биологиялық объектілерге әсері болды.
Бұл әсерлердің бірінші салдары Құрама Штаттарда 1945 жылы қуатты радиолокациялық станциялар сәулеленудің нәтижесінде

(линзаның бұлттауы) оқиғалар болған іске қосылды.
1950 жылдары КСРО-да 400 кВ номиналды кернеумен жұмыс істеген алғашқы жылдарда жұмыс істейтін алғашқы әуе желілері (ВЛ) салынды және пайдалануға берілді. Әрі қарай номиналды кернеу 500 кВ-қа дейін көтерілді, әуе желілерінің және басқа құрылғылардың параметрлері өзгертілмеді. 2 — 3 жыл жұмыс істеген соң, денсаулық жағдайының нашарлауы бойынша қызметкерлердің шағымдары болды. Шын мәнінде бұл біздің елімізде жаңа проблема — электромагниттік өрістердің адамға теріс әсерін ресми түрде мойындаудың негізі болды.
Содан кейін бұл мәселенің бар болуы барлық қолданыстағы диапазондардың электромагниттік өрістеріне дейін кеңейтілді: статикалық өрістерден (оның ішінде табиғи) миллиметрлік-толқындық өрістерге дейін.
Қазіргі уақытта бұл мәселе электромагниттік өріс арқылы туындаған иондаушы сәулелердің әсер ету проблемасы ретінде анықталады.
Электромагниттік өрістің түрлі жағдайларға (электромагниттік сәулелену спектрінің түрлі бөліктерінде) рұқсат етілген қарқындылығы нормалары әзірленді және ресми түрде жұмыс істейді. Бірақ ЭМӨ-нің адамға әсерін бағалау және оларды осы салдардан қорғау мәселесі толығымен шешілмеген.
Әртүрлі елдердегі нормалар әртүрлі. Уақыт өте келе олар үнемі нақтыланады, өңделеді, әдетте, қатайту бағытында.
Әсіресе, салыстырмалы түрде әлсіз және ұзақ мерзімді әсерді қалыпқа келтіру мәселесі, мысалы, ұялы телефондардың әсері. Бұл жағдай өте түсінікті. Технологиялардың жаңа түрлері және әсерлерге тез қарқынмен өсіп келеді. ЭМӨ ғылымы және оларды қалыпқа келтіру (биология және иммунология) технологияның дамыуына келеді. Ал әлсіз және ұзақ мерзімді ілесе алмай әсерлер туралы мәселелерді шешу ең күрделі болып табылады және көптеген эксперименттік материалды талап етеді, демек шешім қабылдау уақытын ұзартады [37].
Мәселе одан да қиындатады, бұл ЭМӨ белгілі бір түрлерінің емдеу әсері бар, мысалы:
тұрақты ағымдар физиотерапияда қолд анылады (Дарсенваля рәсімі);
жоғары жиіліктегі өрістер, мысалы, мұрын пішінін жылыту үшін қолданылады.
Магнит өрісі көптеген ауруларды емдеу үшін кеңінен қолданылады:

трофикалық жаралар, жүрек-тамыр аурулары, жараларды емдеуді жеделдету және т.б.
Жоғары жиіліктегі токтар ағзаларды кесу және ісіктерді (электр құралдарын) күйдіру үшін қолданылады. Жартылай жиілікті ағымдар жануарларды союға, ал АҚШ-та электр орындықтарда өлім жазасын орындағанда қолданылады.
Бір сөзбен айтқанда, ЭMӨ денсаулықты емдеуге де, зиян тигізуге де болады деп айтуға барлық негіз бар.
Жер бетінің үстіндегі электр өрісі (ЭӨ) пайда болудың екі негізгі көзіне ие:
жақсы ауа-райының өрісі деп аталатын иондалған атмосфера қабатының жиілігі шамамен 200 шақырым биіктікте орналасқан
Хевисайда қабат деп аталады. Бұл жер бетін баяу өзгертеді және жер бетіндегі қарқындылығы 100-300 В м;
ылғал бөлшектердің кристалдану үдерісінде туындайтын зарядтар, көтерілген ағындар нөлден төмен температура диапазонына түседі.
Зарядтың қалыптасу физикасы ең жалпы жағдайларда төмендегілерге сәйкес келеді. Әрбір су тамшысында теріс және оң заряд бар. Температура нөлден төмен температура диапазонына ауысқан кезде, ылғал бөлшектері мұздалады және электр өрісінің әрекеті есебінен ұзартылады, гантелге ұқсайды. Мұздатудан басқа, бөлшектердің поляризациясы да орын алады, нәтижесінде теріс және оң зарядтар бөлінеді, судың кристалы зарядталған бөліктерге қарағанда екі бөлікке бөлінеді [37, 44, 45, 46].
Сонымен қатар, бұлтта бұл белгілердің зарядтары бар аймақтар бар. Көбінесе күн күркіреуінің төменгі жағында, теріс зарядтар шоғырланған, ал жоғарғы жағында оң зарядтар пайда болады.
Алайда, қарама-қарсы сурет те болады, бұлттың төменгі бөлігінде оң зарядты, ал жоғарғы жағы — теріс зарядтар байқалады. Ондаған шаршы километрді алып жатқан дауыл бұлттарында зарядталған аймақтар түрлі жолдармен орналастырылуы мүмкін.
Күн күркіреуіндегі электр зарядтары қатты электр өрістерін жасайды, олардың үлкен ұзындығы электр разрядтарын генерациялайды, бұны біз байқаймыз және найзағай деп аталады.
Бұл жағдайда найзағай бұлтының электрлік зарядтары 10-15 кВ м- қа дейінгі қарқындылығы болады. Жер бетінің маңындағы электр

өрістерін құрайды. Жоғары кернеу кезінде найзағай соққысы әдетте пайда болады. Бұл факт жер бетінен 10 кВ м-ге жететін кездегі өріс күші болған кезде пайда болатын зымыранға салынған жұқа сым арқылы жасалынған жасанды найзағай жасау үшін қолданылады. Ол сымды тартып, өріс тудырады.
Күн күркіреп бұлттың электр өрісі салыстырмалы түрде нашар өзгереді, бұл жердегі бұлттың қозғалыс жылдамдығымен және ондағы зарядтардың орналасуымен байланысты. Күн күркіреген кезеңдегі жоғары өріс күштерінің болуы салыстырмалы түрде аз болатыны анық. Мысалы, Ресейдің орталық аймағында найзағай қызметінің ұзақтығы (найзағай сағаттарының саны) шамамен 30 сағатты құрайды, ал Индонезияда 150 сағатқа дейін.
Болжалды қысқа мерзімнің салдарынан найзағайдың электр өрісінің әсері жақсы ауа райы өрісінің әсерінен кемірек болады деп болжауға болады.
Геомагнит өрісінің күші (ГӨК) Жердің бетіне 26 μT (Рио-де- Жанейро аймағында) 68 μT дейін (географиялық полюстердің жанында) магниттік ауытқулардың аймақтарында максимумға дейін жетуі мүмкін (Курск аномалиясы 190 мкТ дейін).
Жердің негізгі магнит өрісіне (негізінен ионосферада және магнитосферада ағып жатқан ағымдармен) генерациялайтын магнит өрісі енгізіледі, оның мәні басты өрістің 4-5% -нан аспайды, бірақ оның ақпараттық әсері елеулі болуы мүмкін.
Адамның өмірінде статикалық өрістер (уақытында өзгеріссіз) маңызды рөл атқаратындығын есте ұстаған жөн. [16, 19].
Статикалық электрлік өрістер (СЭӨ) тұрақты электр қондырғыларының стационарлық электр өрістері болып табылады.
СЭӨ халық шаруашылығында кеңінен қолданылады:
Электр газды тазалау үшін;
кенді және материалдарды электростатикалық бөлу;
бояу мен полимердің электростатикалық жабыныт.б.
Сонымен қатар, диэлектрлік материалдарды өндіру, өңдеу және тасымалдау үшін бірқатар өндірістер мен технологиялық үрдістер бар, мұнда өңделген өнімді электрлендіру есебінен (тоқыма, ағаш өңдеу, целлюлоза және қағаз, химия өнеркәсібі) пайда болады.
Энергетикалық жүйелерде жұмыс істей тін электр

қондырғыларының, электр тарату құрылғыларының және жоғары вольтты тікелей ток беру желілерінің жанында пайда болады. Бұл жағдайда ауаның иондалуы көбеюде, мысалы, короназды разрядтар және иондардың пайда болуы нәтижесінде. СЭӨ-нің негізгі физикалық параметрлері болып табылады:
өріс күші;
өрістің жекелеген нүктелерінің әлеуеті.
СЭӨ интенсивтілігі — бұл зарядтау нүктесінде зарядталған күштің коэффициентіне өлшенетін кернеу шамасына дейінгі векторлық шама (Вм).
Жұмыс орнындағы тұрақты магниттік өрістердің көздері (ТMӨ) болып табылады:
тұрақты магниттер;
электр магниттері;
жоғары тұрақты ток тізбегінің жүйесі(тұрақты электр беру желілері, электролит ванналары және басқа электр құрылғылар).
Тұрақты магнит және электр магниттер кеңінен қолданылады:
аспап жасауда;
крандардың магниттік шайбалары және басқа бекітетін құрылғылар;
магниттік сепараторлар;
магнитті суды тазарту құрылғылары;
магнитті гидродинамикалық генераторлар (МГГ), ядролық магниттік резонанс (NMR) және электронды парамагниттік резонанс (ЭПР) қондырғылары;
физиотерапия практикасы.
Негізгі физикалық параметрлер, ЭМП, болып табылады [4, 16, 19,
37]:
өріс күші (H);
магнит ағыны (Ф);
магниттік индукция (В).
СИ жүйесінде өлшем бірлігі болып табылады:
магнит өрісінің беріктігі — бір метрге ампер (A м);
магниттік ағын — Вебер(Вб);
магниттік индукция (немесе магнит ағынының тығыздығы) — Тесла (Tl). Күшті көздері MГД генераторлары болып табылады.
Бүкіләлемдік денсаулық сақтау ұйымының (ДСҰ) материалдарына
сәйкес ЭМП генераторлары мен термоядролық құрылғыларына қызмет көрсететін персоналдың жерлерінде МГД деңгейі 50 мТ-қа жетеді.
Медициналық магниттік-резонанстық құрылғыларда науқастар 2 Т және одан да көп ЭМӨ-ке ұшырайды.
Магнитті жастықшада көлік құралдарының ішінде жоғары деңгейлер (10-100 мТ) құрайды.
Электролиттік процестер кезінде оператордың жұмыс аймағында ЭМӨ орташа деңгейі 5-10 мТ құрайды.
Жоғары вольтты электр жеткізу желілері бойынша ЭМӨ деңгейлері 20 мкт болады.
Айта кету керек, электр энергиясын генерациялайтын, тасымалдайтын және тұтынатын өнеркәсіптік жиіліктің қондырғылары, өзінің таралуымен барлық басқа қондырғылардан артық.
Бірқатар жағдайларда ЭМӨ пайдаланылмаған фактор ретінде пайда болады, мысалы, әуе электр жеткізу желілерінің, трансформаторлық қосалқы станциялардың, электр аспаптарының, тұрмыстық техниканы қоса алғанда.
Соңғы жылдары ЭМӨ 50 Гц-ке (өнеркәсіптік жиілік) назар аударудың арқасында бұл ауқым жеке қарауға лайық.
Өте төмен жиілігі (болса) электромагниттік өрістер (ЭМӨ) бір бөлігі болып табылатын спектрлік ауқымын, өндіріс жағдайында ең көп тараған, және тұрмыста [15, 16, 19, 37].
Электр жиілігі диапазоны (- 60 Гц, мысалы, Солтүстік және Оңтүстік Америкада сияқты кейбір елдерде) 50 Гц, біздің елімізде ұсынылған. Адам қызметінің жинақталатын негізгі көздері, өндірістік және тұрмыстық электр ауыспалы түрлері, ең алдымен, қосалқы станция және әуе желілері болып табылады.
Электрлік қондырғыларға жақын ЭМӨ толқын ұзындығы квази стационарлы, себебі ол ұзындыққа ие. Бұл кез келген уақытта электр немесе магнетостатика заңдарына сәйкес есептелуі мүмкін дегенді білдіреді. Сондықтан гигиеналық бағалау электр және магнит өрістерінде бөлек орындалады.

Проекциядан фаза сымдарының жерге арақашықтығы, м

15.1.Сурет. Тәжірибелік кернеу өзгерісінің кқлденең қисық сызық ауа температурасына тіреуден 165 м қашықта:
А, В, С — фаза желілерінің сәйкес нүктелері; А-В, В-С — фазааралық орта; 1 — +24 °С — температурада; 2 — +13 °С — температурада;3 — +0,2
°С — температурада; 4 — -8 °С — температурада; 5 — -16 °С — температурада.

Электромагниттік өрістің биологиялық объектіге әсері, әдетте, өрісте болған кезде объекті жұтқан электромагниттік энергияның мөлшерімен анықталады.
Электр өрісі ағымдық бөліктерде кернеу болған кезде пайда болады, ал магнит өрісі осы бөліктерден ағып кеткенде пайда болады.
15.1 Суретте. Қоршаған орта ауасының температурасына қарай, қуаттылықтың 165 м қашықтықта өзгеруіне байланысты ЕП қарқындылығының өзгеруінің эксперименттік қисық сызығын көрсетеді [77].
Эксперименттік мәліметтерді талдау қоршаған температураның өзгеруі беру желісі бойынша электр өрісінің мөлшері және тарату үлгі ретінде өзгеріп отырады деп көрсетеді.
Мысалы, электр өрісінің кернеулігін орта фазалық кернеу, шеткі фазалық кернеуден төмен, А және С жинақталатын ішінара өтемақы саласындағы түсіндіруге болады. Жер деңгейінен 1,8 м биіктікте электр өрісінің қарқындылығы артады.
Төмен жиіліктерде, соның ішінде 50 Гц, электр және магнит өрісі қосылмаған деп есептеуге болады, сондықтан олар бөлек қарастырылады, сондай-ақ олар биологиялық объектіде қолданылатын

әсерлер әртүрлі.
Адамға әсер ететін және ең белсенді көздері — жоғары кернеулі кернеу желілері.
Жүргізілген зерттеулер [78] тиісінше электр және магнит өрісінің беріктігінің Emax және Hmax үлестірімі туралы мәліметтерді алуға мүмкіндік берді. 500 кВ желілік кернеу мен 1050 А фазалық ток күшін ескере отырып, төменгі фазалық тұйықталған жерге дейінгі қашықтыққа байланысты 110-1150 кВ-тық қимасы бойынша жерден 0,5, 1,5, 1,8 м деңгейінде орналасқан нүктелер үшін есептеулер жүргізілді.

15.2Суретте. Мысалы, төменгі фазалық-жерге өткізгіштің қашықтығына қарай, мысалы, 500 кВ-тық көлденең қимасында 1,8 м деңгейіндегі Emax және Hmax күштерін бөлу үшін алынған қисықтар мысал ретінде көрсетілген [78].
Алынған деректер адамға қолайсыз әсерін болдырмау үшін кейіннен түзету арқылы әуе желісінің жобалау кезеңінде жұмыс орнында және халықтың тұрғылықты жерлерінде ЭӨ және MӨ мүмкін деңгейлерін барабар бағалауға мүмкіндік береді.
0
б
10 20 30 40 X, м
0
б
10 20 30 40 X, м
Жоғарыда айтылғандай, өндірістік жиіліктің электр қондырғыларының электр өрісін талдау үшін электростатиканың заңдарын қолдануға болады.

Сурет. 15.2.Бір фаза астындағы кернеуді бөлу :

а — 500 кВ-тық OHL учаскесінде төменгі фазалық-жердегі сым … жалғасы