כיצד שדות אלקטרומגנטיים מקווי חשמל עיליים משפיעים על אנשים, בעלי חיים וצמחים
ההשפעה הביולוגית של שדות חשמליים ומגנטיים על האורגניזם של בני אדם ובעלי חיים נחקרה רבות. ההשפעות שנצפו, אם הן מתרחשות, עדיין אינן ברורות וקשות להגדרה, ולכן נושא זה נשאר רלוונטי.
לשדות המגנטיים של הפלנטה שלנו יש מקור כפול - טבעי ואנתרופוגני. שדות מגנטיים טבעיים, מה שנקרא סערות מגנטיות, מקורם במגנטוספירה של כדור הארץ. הפרעות מגנטיות אנתרופוגניות מכסות שטח קטן יותר מאלה טבעיות, אך הביטוי שלהן הוא הרבה יותר אינטנסיבי ולכן מביא נזק מוחשי יותר. כתוצאה מפעילות טכנית, האדם יוצר שדות אלקטרומגנטיים מלאכותיים חזקים פי מאות מהשדה המגנטי הטבעי של כדור הארץ. מקורות לקרינה אנתרופוגנית הם: מכשירי שידור רדיו רבי עוצמה, רכבים מחושמלים, קווי מתח.
טווח תדרים ואורכי גל של מקורות מסוימים של קרינה אלקטרומגנטית
אחד הפתוגנים החזקים ביותר גלים אלקטרומגנטיים - זרמי תדר תעשייתי (50 הרץ).כך שעוצמת השדה החשמלי ישירות מתחת לקו החשמל יכולה להגיע לכמה אלפי וולט למטר אדמה, אם כי בשל התכונה של הפחתת המתח מהאדמה, כבר במרחק של 100 מ' מהקו, העוצמה יורדת בחדות לכמה עשרות וולט למטר.
מחקרים על ההשפעה הביולוגית של שדה חשמלי קבעו שגם בעוצמה של 1 קילו וולט/מ', יש לו השפעה שלילית על מערכת העצבים האנושית, מה שמוביל בתורו לשיבוש המנגנון האנדוקריני ומטבוליזם בגוף (נחושת). , אבץ, ברזל וקובלט), משבש תפקודים פיזיולוגיים: קצב לב, לחץ דם, פעילות מוחית, תהליכים מטבוליים ופעילות חיסונית.
מאז 1972, הופיעו פרסומים שבהם נחשבת ההשפעה על בני אדם ובעלי חיים של שדות חשמליים בעוצמה מעל 10 קילו וולט למטר.
כוח שדה מגנטי פרופורציונלי לזרם וביחס הפוך למרחק; חוזק השדה החשמלי הוא פרופורציונלי למתח (טעינה) ויחס הפוך למרחק. הפרמטרים של שדות אלה תלויים בדרגת המתח, בתכונות העיצוב ובמידות הגיאומטריות של קו המתח הגבוה. הופעתו של מקור רב עוצמה ומורחב של שדה אלקטרומגנטי מובילה לשינוי באותם גורמים טבעיים שיצרו את המערכת האקולוגית. שדות חשמליים ומגנטיים יכולים לגרום למטענים וזרמים משטחים בגוף האדם.
מחקרים מראים שהזרם המרבי בגוף האדם המושרה על ידי שדה חשמלי גבוה בהרבה מהזרם הנגרם על ידי שדה מגנטי.לפיכך, ההשפעה המזיקה של שדה מגנטי מתבטאת רק בעוצמתו של כ-200 אמ'/מ', המתרחשת במרחק של 1-1.5 מ' מחוטי קו הפאזה ומסוכנת רק לאנשי שירות בעת עבודה במתח. נסיבות אלו אפשרו להסיק שאין השפעה ביולוגית של שדות מגנטיים בתדר תעשייתי על אנשים ובעלי חיים מתחת לקווי חשמל. לפיכך, השדה החשמלי של קווי החשמל הוא הגורם היעיל העיקרי מבחינה ביולוגית להעברת אנרגיה ממושכת, שיכול להפוך למחסום לתנועה של מינים שונים של בעלי חיים ימיים ויבשתיים.
קווי מתח של שדות חשמליים ומגנטיים המשפיעים על אדם העומד מתחת לקו מתח AC עילי
בהתבסס על תכונות התכנון של העברת כוח (צניחה של מוליכים), ההשפעה הגדולה ביותר של השדה מתרחשת באמצע הקטע, שבו המתח עבור קווי מתח סופר ומתח גבוה במיוחד בגובה של אדם הוא 5 - 20 קילו וולט. / מ' ומעלה, בהתאם למחלקת המתח ועיצוב הקו.
בתומכים, שבהם גובה ההשעיה של החוטים הוא הגדול ביותר ומשפיעה אפקט המיגון של התומכים, חוזק השדה הוא הקטן ביותר. מכיוון שאנשים, בעלי חיים, תחבורה יכולים להיות מתחת לחוטים של קווי מתח, יש צורך להעריך את ההשלכות האפשריות של שהייה לטווח ארוך וקצר של יצורים חיים בשדה חשמלי בעל חוזק שונה.
הרגישים ביותר לשדות חשמליים הם בעלי פרסות ואנשים בנעליים המבודדות אותם מהקרקע. פרסות בעלי חיים הן גם מבודדות טובות.במקרה זה, הפוטנציאל המושרה יכול להגיע ל-10 קילו-וולט, ודופק הזרם דרך הגוף בעת נגיעה בחפץ מקורקע (ענף שיח, להב של דשא) הוא 100-200 מיקרו-אמפר. פעימות זרם כאלה בטוחות לגוף, אך אי הנוחות גורמת לבעלי פרסות להימנע מקווי מתח גבוה בקיץ.
בפעולת שדה חשמלי על אדם, הזרמים הזורמים בגופו משחקים תפקיד דומיננטי. זה נקבע על ידי המוליכות הגבוהה של גוף האדם, שבו שולטים איברים עם דם ולימפה שמסתובבים בהם.
נכון לעכשיו, ניסויים בבעלי חיים ומתנדבים אנושיים קבעו שצפיפות הזרם עם מוליכות של 0.1 μA / ס"מ ומטה אינה משפיעה על עבודת המוח, שכן הזרמים הביולוגיים הפועמים, הזורמים בדרך כלל במוח, עולים באופן משמעותי על הצפיפות של זרם כזה של מוליכות.
בצפיפות זרם של 1 μA / ס"מ, הבהוב של עיגולי אור נצפה בעיניו של אדם, צפיפות זרם גבוהה יותר כבר לוכדת את ערכי הסף של גירוי של קולטני חושים, כמו גם תאי עצב ושריר, מה שמוביל ל פחד ותגובות מוטוריות לא רצוניות.
במקרה שאדם נוגע בחפצים מבודדים מהקרקע באזור של שדה חשמלי בעל עוצמה משמעותית, צפיפות הזרם באזור הלב תלויה מאוד במצב התנאים הבסיסיים (סוג הנעליים, מצב הקרקע וכו'), אך היא כבר יכולה להגיע לערכים אלו.
בזרם המרבי המתאים ל-Emax == 15 קילו וולט/מ' (6.225 mA), חלק מסוים מהזרם הזורם דרך אזור הראש (כ-1/3), ושטח הראש (כ-100 ס"מ), צפיפות הזרם< 0.1 μA / ס"מ, אשר מאשר את קבילות החוזק המקובל של 15 קילו וולט / מ' מתחת למוליכי הקו העילי.
לבריאות האדם, הבעיה היא לקבוע את הקשר בין צפיפות הזרם המושרה ברקמות לבין ההשראה המגנטית של השדה החיצוני, V. חישוב צפיפות הזרם
זה מסובך בשל העובדה שהנתיב המדויק שלו תלוי בהתפלגות המוליכות y ברקמות הגוף.
אז המוליכות הספציפית של המוח נקבעת ב=0.2 ס"מ/מ', ושריר הלב ב=0.25 ס"מ/מ'. אם רדיוס הראש הוא 7.5 ס"מ, ורדיוס הלב הוא 6 ס"מ, אז התוצר yR מסתבר שזהה בשני המקרים. לכן, ניתן לתת ייצוג אחד של צפיפות הזרם בפריפריה של הלב והמוח.
נקבע שהאינדוקציה המגנטית בטוחה לבריאות היא כ-0.4 mT בתדר של 50 או 60 הרץ. בשדות מגנטיים (מ-3 עד 10 mTl, f = 10 - 60 הרץ), נצפתה הופעת תנודות קלות, הדומות לאלו המתרחשות בעת לחיצה על גלגל העין.
צפיפות הזרם המושרה בגוף האדם על ידי שדה חשמלי בעל ערך E מחושבת באופן הבא:
° עם מקדמי k שונים עבור אזורי המוח והלב.
הערך של k =3-10-3 ס"מ / הרץ.
לפי מדענים גרמנים, חוזק השדה שבו מורגש רטט השיער על ידי 5% מהגברים שנבדקו הוא 3 קילו וולט/מ', ועבור 50% מהגברים שנבדקו הוא 20 קילו וולט/מ'. אין כרגע עדות לכך שהתחושות הנגרמות כתוצאה מפעולת השדה יוצרות השפעה שלילית כלשהי. לגבי הקשר בין צפיפות זרם להשפעה ביולוגית, ניתן להבחין בארבעה תחומים, המוצגים בטבלה.
J, μA / cm תופעות נצפו 0.1 לא 1.0 עיגולי אור מהבהבים בעיניים 10-50 תסמינים עצביים חריפים דומים לאלה הנגרמים מהלם חשמלי יותר מ-100 סבירות מוגברת לפרפור חדרים, דום לב, עווית ממושכת של שרירי הנשימה, חמורות
האזור האחרון של ערך הצפיפות הנוכחית מתייחס לזמני חשיפה בסדר גודל של מחזור לב אחד, כלומר. בערך 1 שניה לאדם. עבור חשיפות קצרות יותר, ערכי הסף גבוהים יותר. על מנת לקבוע את ערך הסף של חוזק השדה, בוצעו מחקרים פיזיולוגיים על אנשים בתנאי מעבדה בעוצמה של 10 עד 32 קילו וולט / מ'. נמצא כי במתח של 5 קילו וולט / מ', 80% מהאנשים אינם חשים כאב במהלך פריקות כאשר נוגעים בחפצים מוארקים. ערך זה הוא המקובל כנורמטיבי כאשר עובדים במתקני חשמל ללא שימוש באמצעי הגנה.
התלות של זמן השהות המותר של אדם בשדה חשמלי עם עוצמה E גדולה מהסף מקורבת על ידי המשוואה
הביצועים של מצב זה מבטיחים שיקום עצמי של המצב הפיזיולוגי של הגוף במהלך היום ללא תגובות שיוריות ושינויים תפקודיים או פתולוגיים.
בואו להכיר את התוצאות העיקריות של מחקר על ההשפעות הביולוגיות של שדות חשמליים ומגנטיים שבוצעו על ידי מדענים סובייטים וזרים.
השפעות של שדות חשמליים על כוח אדם
במהלך המחקרים הוצמד דוסימטר משלב לאמה העליונה של כל עובד.נמצא כי החשיפה היומית הממוצעת לעובדים בקווי מתח גבוה נעה בין 1.5 קילו וולט/(מ-שעה) ל-24 קילו וולט/(מ-שעה). ערכים מקסימליים מצוינים במקרים נדירים מאוד. מהנתונים שהתקבלו מהמחקר, ניתן להסיק כי אין קשר מובחן בין חשיפה בשטח לבין מצב בריאות האדם הכללי.
קווי חשמל עיליים וסרטן בילדות
בחצרי מגורים שדה מגנטי ניתן ליצור על ידי ציוד וחיווט חשמלי ביתי, כבלים תת קרקעיים חיצוניים וקווי חשמל עיליים. אתרי מחקר ובקרה קובצו במרווחים של 25 מ' ליד קו החשמל העילי, כאשר מידת הסיכון במרחק של יותר מ-100 מ' מהקו נלקחה כאחדות.
תוצאות אלו אינן תומכות בהשערה כי שדות מגנטיים בתדר כוח משפיעים על התרחשות סרטן בילדים.
השפעה אלקטרוסטטית על שיער אדם ובעלי חיים
המחקר נערך בקשר להשערה שהשפעת השדה המורגשת על פני העור נגרמת כתוצאה מפעולת כוחות אלקטרוסטטיים על השיער. כתוצאה מכך, נמצא כי בחוזק שדה של 50 קילו וולט למטר, הנבדק חש גירוד הקשור לתנודות שיער, אשר תועד במכשירים מיוחדים.
אפקט שדה חשמלי על צמחים
הניסויים נערכו בתא מיוחד בשדה לא מעוות בעוצמה של 0 עד 50 קילו וולט/מ'. נזק קל לרקמת העלים נמצא בחשיפה של 20 עד 50 קילו וולט/מ"ר, תלוי בתצורת הצמח ותכולת הלחות הראשונית. נמק רקמות נצפה בחלקי צמחים בעלי קצוות חדים.צמחים עבים עם משטח מעוגל חלק אינם ניזוקים במתח של 50 קילו וולט / מ'. הנזק הוא תוצאה של הכתר על חלקי הצמח הבולטים. בצמחים החלשים ביותר, הנזק נצפה 1-2 שעות לאחר החשיפה. חשוב לציין, בשתילי חיטה עם קצוות חדים מאוד, הכתר והנזק ניכרו במתח נמוך יחסית של 20 קילו וולט/מ'. זהו הסף הנמוך ביותר לפגיעה בלימודים.
המנגנון הסביר ביותר של נזק לרקמות הצמח הוא תרמי. נזק לרקמות מתרחש כאשר חוזק השדה הופך גבוה מספיק כדי לגרום לעטרה, וזרם קורונה בצפיפות גבוהה עובר דרך קצה העלה. החום המשתחרר במקרה זה על פני ההתנגדות של רקמת העלה מביא למוות של שכבה צרה. של תאים, אשר מהר יחסית מאבדים מים, מתייבשים ומתכווצים. עם זאת, לתהליך זה יש מגבלה ואחוז פני השטח המיובשים של הצמח קטן.
השפעת השדה החשמלי על בעלי חיים
המחקר נערך בשני כיוונים: מחקר ברמת הביוסיסטם וחקר ספי ההשפעות שהתגלו. בין תרנגולות שהונחו בשדה עם מתח של 80 קילו וולט למטר, צוינו עלייה במשקל, כדאיות ותמותה נמוכה. סף תפיסת השדה נמדד על יוני בית. הוכח כי ליונים יש מנגנון כלשהו לזיהוי שדות חשמליים בעוצמה נמוכה. לא נצפו שינויים גנטיים. יצוין כי בעלי חיים החיים בשדה חשמלי בעוצמה גבוהה עלולים לחוות זעזוע זעיר עקב גורמים חיצוניים, בהתאם לתנאי הניסוי, מה שעלול להוביל לחרדה והתרגשות מסוימת של הנבדקים.
למספר מדינות יש תקנות המגבילות את מגבלות חוזק השדה בתחום קווי ההולכה העיליים. מתח מרבי של 20 קילו וולט/מ' מומלץ בספרד, ואותו ערך נחשב כיום לגבול בגרמניה.
המודעות הציבורית להשפעת השדה האלקטרומגנטי על אורגניזמים חיים ממשיכה לגדול, ועניין מסוים ודאגה לגבי השפעה זו יובילו להמשך מחקר רפואי רלוונטי, במיוחד באנשים החיים ליד קווי מתח עיליים.
מידע נוסף בנושא זה:
V.I. Chekhov "היבטים סביבתיים של העברת חשמל" (להורדת ספר - Zip, DjVu)
הספר מספק תיאור כללי של ההשפעה הסביבתית של קווי חשמל עיליים. סוגיות חישוב החוזק המרבי של השדה החשמלי מתחת לקו זרם החילופין ושיטות הפחתתו, דחיית קרקעות מתחת לקו התוואי, השפעת השדה האלקטרומגנטי על אנשים, צמחייה ובעלי חיים מהופעת רעש רדיו ואקוסטי נחשבים. המאפיינים של ההשפעה הסביבתית של קווי זרם ישר וקווי כבל מתח גבוה במיוחד נחשבות.
ראה גם בנושא זה: הגנה על אדם מפני חשיפה לקרינה אלקטרומגנטית