ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.11.2019
Просмотров: 8552
Скачиваний: 1
2, Безпека життсдіяяьності у повсякденних умовах виробництва й у побуті
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
131
Я.І. Бедрій. Безпека життєдіяльності
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
132
2. Безпека життєдіяльності у повсякденних умовах виробництва й у побуті
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.
133
Я.І. Бедрій. Безпека життєдіяльності
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
134
2. Безпека життєдіяльності у повсякденних умовах виробництва й у побуті
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
135