Jak pola elektromagnetyczne z napowietrznych linii energetycznych wpływają na ludzi, zwierzęta i rośliny

Biologiczny wpływ pól elektrycznych i magnetycznych na organizmy ludzi i zwierząt jest przedmiotem wielu badań. Zaobserwowane efekty, jeśli występują, są nadal niejasne i trudne do zdefiniowania, więc temat ten pozostaje aktualny.

Pola magnetyczne naszej planety mają podwójne pochodzenie — naturalne i antropogeniczne. Naturalne pola magnetyczne, tzw. burze magnetyczne, powstają w magnetosferze Ziemi. Antropogeniczne zaburzenia magnetyczne obejmują mniejszy obszar niż naturalne, ale ich manifestacja jest znacznie bardziej intensywna, a zatem przynosi bardziej namacalne szkody. W wyniku działalności technicznej człowiek wytwarza sztuczne pola elektromagnetyczne, które są setki razy silniejsze niż naturalne pole magnetyczne Ziemi. Źródłami promieniowania antropogenicznego są: urządzenia radiowe o dużej mocy, pojazdy zelektryfikowane, linie energetyczne.

Zakres częstotliwości i długości fal niektórych źródeł promieniowania elektromagnetycznego

Jeden z najsilniejszych patogenów fale elektromagnetyczne — prądy o częstotliwości przemysłowej (50 Hz).Tak więc natężenie pola elektrycznego bezpośrednio pod linią elektroenergetyczną może sięgać kilku tysięcy woltów na metr gleby, chociaż ze względu na właściwość zmniejszania napięcia z gleby już w odległości 100 m od linii natężenie gwałtownie spada do kilkudziesięciu woltów na metr.

Badania biologicznego działania pola elektrycznego wykazały, że już przy natężeniu 1 kV/m ma ono niekorzystny wpływ na układ nerwowy człowieka, co z kolei prowadzi do zaburzeń aparatu dokrewnego i metabolizmu w organizmie (miedź , cynk, żelazo i kobalt), zaburza funkcje fizjologiczne: tętno, ciśnienie krwi, aktywność mózgu, procesy metaboliczne i aktywność immunologiczną.

Od 1972 roku pojawiają się publikacje, w których rozważa się wpływ na ludzi i zwierzęta pól elektrycznych o natężeniu powyżej 10 kV/m.

Siła pola magnetycznego proporcjonalna do prądu i odwrotnie proporcjonalna do odległości; natężenie pola elektrycznego jest proporcjonalne do napięcia (ładunku) i odwrotnie proporcjonalne do odległości. Parametry tych pól zależą od klasy napięcia, cech konstrukcyjnych oraz wymiarów geometrycznych linii elektroenergetycznej wysokiego napięcia. Pojawienie się silnego i rozległego źródła pola elektromagnetycznego prowadzi do zmiany tych naturalnych czynników, które ukształtowały ekosystem. Pola elektryczne i magnetyczne mogą indukować ładunki powierzchniowe i prądy w ludzkim ciele.

Badania pokazują, że maksymalny prąd indukowany przez pole elektryczne w ludzkim ciele jest znacznie większy niż prąd wytwarzany przez pole magnetyczne.Tym samym szkodliwe działanie pola magnetycznego objawia się dopiero przy jego natężeniu około 200 A/m, które występuje w odległości 1-1,5 m od przewodów linii fazowej i jest niebezpieczne tylko dla personelu serwisowego podczas pracy pod napięciem. Okoliczność ta pozwoliła stwierdzić, że nie ma biologicznego wpływu pól magnetycznych o częstotliwości przemysłowej na ludzi i zwierzęta pod liniami energetycznymi. Tym samym pole elektryczne linii elektroenergetycznych jest głównym biologicznie efektywnym czynnikiem przedłużonego przesyłu energii, który może stać się barierą dla przemieszczania się różnych gatunków fauny wodnej i lądowej.

Linie elektroenergetyczne pól elektrycznych i magnetycznych oddziałujących na osobę stojącą pod napowietrzną linią elektroenergetyczną prądu przemiennego

Na podstawie cech konstrukcyjnych przesyłu mocy (zwis przewodu) największy wpływ pola występuje w środku odcinka, gdzie napięcie linii wysokiego i wysokiego napięcia na wysokości człowieka wynosi 5 — 20 kV / m i więcej, w zależności od klasy napięcia i konstrukcji linii.

Na podporach, gdzie wysokość zawieszenia drutów jest największa i wpływa na efekt ekranowania podpór, natężenie pola jest najmniejsze. Ponieważ ludzie, zwierzęta, transport mogą znajdować się pod przewodami linii elektroenergetycznych, konieczna staje się ocena możliwych konsekwencji długotrwałego i krótkotrwałego przebywania istot żywych w polu elektrycznym o różnym natężeniu.

Najbardziej wrażliwe na pola elektryczne są zwierzęta kopytne i ludzie w butach izolujących ich od podłoża. Kopyta zwierząt są również dobrymi izolatorami.W tym przypadku indukowany potencjał może osiągnąć 10 kV, a impuls prądu przepływający przez ciało podczas dotykania uziemionego przedmiotu (gałąź krzaka, źdźbło trawy) wynosi 100-200 μA. Takie impulsy prądu są bezpieczne dla organizmu, ale dyskomfort sprawia, że ​​kopytne latem unikają linii wysokiego napięcia.

W działaniu pola elektrycznego na człowieka dominującą rolę odgrywają prądy przepływające przez jego ciało. Decyduje o tym wysoka przewodność ciała ludzkiego, w którym dominują narządy, w których krąży krew i limfa.

Obecnie eksperymenty na zwierzętach i ochotnikach ludzkich wykazały, że gęstość prądu o przewodności 0,1 μA / cm i niższej nie wpływa na pracę mózgu, ponieważ pulsujące bioprądy, normalnie płynące w mózgu, znacznie przekraczają gęstość taki prąd przewodnictwa.

Przy gęstości prądu 1 μA/cm w oczach człowieka obserwuje się migotanie jasnych kręgów, wyższe gęstości prądu wychwytują już wartości progowe stymulacji receptorów czuciowych, a także komórek nerwowych i mięśniowych, co prowadzi do strach i mimowolne reakcje motoryczne.

W przypadku dotknięcia przez człowieka przedmiotów odizolowanych od podłoża w obszarze pola elektrycznego o znacznym natężeniu, gęstość prądu w okolicy serca silnie zależy od stanu warunków podstawowych (rodzaj obuwia, stan gleby itp.), ale może już osiągnąć te wartości.

Przy maksymalnym prądzie odpowiadającym Emax == 15 kV/m (6,225 mA), pewnej części tego prądu płynącej przez obszar głowy (około 1/3) i obszar głowy (około 100 cm), gęstość prądu< 0,1 μA/cm, co potwierdza dopuszczalność przyjętej wytrzymałości 15 kV/m pod przewodami linii napowietrznej.

Dla zdrowia człowieka problemem jest określenie zależności między gęstością prądu indukowanego w tkankach a indukcją magnetyczną pola zewnętrznego V. Obliczanie gęstości prądu

komplikuje to fakt, że jego dokładna droga zależy od rozkładu przewodnictwa y w tkankach organizmu.

Tak więc określa się przewodnictwo właściwe mózgu w=0,2 cm / m, a mięsień sercowy w=0,25 cm / m. Jeśli promień głowy wynosi 7,5 cm, a promień serca 6 cm, to iloczyn yR okazuje się być takie samo w obu przypadkach. Dlatego można podać jedną reprezentację gęstości prądu na obwodzie serca i mózgu.

Ustalono, że bezpieczna dla zdrowia indukcja magnetyczna wynosi około 0,4 mT przy częstotliwości 50 lub 60 Hz. W polach magnetycznych (od 3 do 10 mTl, f = 10 — 60 Hz) obserwuje się pojawienie się niewielkich oscylacji, podobnych do tych, które występują przy naciskaniu gałki ocznej.

Gęstość prądu indukowanego w ciele ludzkim przez pole elektryczne o wartości natężenia E oblicza się w następujący sposób:

° Z różnymi współczynnikami k dla obszarów mózgu i serca.

Wartość k =3-10-3 cm/Hzm.

Według niemieckich naukowców natężenie pola, przy którym wibracje włosów odczuwa 5% badanych mężczyzn, wynosi 3 kV/m, a dla 50% badanych mężczyzn jest to 20 kV/m. Obecnie nie ma dowodów na to, że doznania wywołane działaniem pola mają jakikolwiek niekorzystny wpływ. Jeśli chodzi o związek między gęstością prądu a wpływem biologicznym, można wyróżnić cztery obszary, które przedstawiono w tabeli.

J, μA/cm Obserwowane efekty 0,1 Nie 1,0 Migotanie jasnych kręgów w oczach 10-50 Ostre objawy nerwobólowe podobne do wywołanych porażeniem prądem ponad 100 Zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia migotania komór, zatrzymania akcji serca, przedłużonego skurczu mięśni oddechowych, ciężkich oparzeń

Ten ostatni obszar wartości gęstości prądu odnosi się do czasów ekspozycji rzędu jednego cyklu pracy serca, tj. około 1 s na osobę. W przypadku krótszych ekspozycji wartości progowe są wyższe. W celu określenia wartości progowej natężenia pola przeprowadzono badania fizjologiczne na ludziach w warunkach laboratoryjnych przy natężeniu od 10 do 32 kV/m. Stwierdzono, że przy napięciu 5 kV / m 80% ludzi nie odczuwa bólu podczas wyładowań podczas dotykania uziemionych przedmiotów. Ta wartość jest akceptowana jako normatywna podczas pracy w instalacjach elektrycznych bez użycia środków ochronnych.

Zależność dopuszczalnego czasu przebywania człowieka w polu elektrycznym o natężeniu E większym od progu przybliża równanie

Wykonywanie tego stanu zapewnia samoczynne przywrócenie stanu fizjologicznego organizmu w ciągu dnia bez rezydualnych reakcji i zmian czynnościowych czy patologicznych.

Zapoznajmy się z głównymi wynikami badań biologicznych skutków pól elektrycznych i magnetycznych prowadzonych przez naukowców radzieckich i zagranicznych.

Wpływ pól elektrycznych na personel

Podczas badań na przedramieniu każdego pracownika zakładano dozymetr integrujący.Stwierdzono, że średnie dzienne narażenie pracowników na liniach wysokiego napięcia waha się od 1,5 kV/(m-h) do 24 kV/(m-h). Maksymalne wartości są odnotowywane w bardzo rzadkich przypadkach. Na podstawie danych uzyskanych z badań można stwierdzić, że nie ma dostrzegalnego związku między ekspozycją polową a ogólnym stanem zdrowia człowieka.

Napowietrzne linie energetyczne i rak wieku dziecięcego

W lokalach mieszkalnych pole magnetyczne mogą być tworzone przez domowe urządzenia elektryczne i okablowanie, zewnętrzne kable podziemne i napowietrzne linie energetyczne. Stanowiska badawcze i kontrolne skupiono w odstępach 25 m obok napowietrznej linii elektroenergetycznej, przy czym stopień zagrożenia w odległości większej niż 100 m od linii przyjmowano jako jedność.

Wyniki te nie potwierdzają hipotezy, że pola magnetyczne o częstotliwości sieciowej wpływają na występowanie nowotworów u dzieci.

Działanie elektrostatyczne na włosy ludzkie i zwierzęce

Badania przeprowadzono w związku z hipotezą, że wpływ pola odczuwanego przez powierzchnię skóry jest spowodowany działaniem sił elektrostatycznych na włosy. W rezultacie stwierdzono, że przy natężeniu pola 50 kV/m badany odczuwał swędzenie związane z drganiami włosów, co rejestrowano specjalnymi urządzeniami.

Wpływ pola elektrycznego na rośliny

Eksperymenty prowadzono w specjalnej komorze w niezakłóconym polu o natężeniu od 0 do 50 kV/m. Stwierdzono niewielkie uszkodzenia tkanki liści przy ekspozycji od 20 do 50 kV/m, w zależności od konfiguracji rośliny i początkowej zawartości wilgoci. W częściach roślin o ostrych krawędziach obserwowano martwicę tkanek.Grube rośliny o gładkiej zaokrąglonej powierzchni nie ulegają uszkodzeniu przy napięciu 50 kV / m. Uszkodzenie jest skutkiem korony na wystających częściach rośliny. U najsłabszych roślin uszkodzenia obserwuje się po 1-2 godzinach od ekspozycji. Co ważne, w siewkach pszenicy o bardzo ostrych końcach korona i uszkodzenia były zauważalne przy stosunkowo niskim napięciu 20 kV/m. Jest to najniższy próg upośledzenia w nauce.

Najbardziej prawdopodobnym mechanizmem uszkodzenia tkanki roślinnej jest mechanizm termiczny. Uszkodzenie tkanki występuje, gdy natężenie pola staje się wystarczająco wysokie, aby wywołać koronę, a prąd koronowy o dużej gęstości przechodzi przez czubek liścia.Ciepło uwalniane w tym przypadku w poprzek oporu tkanki liścia powoduje śmierć wąskiej warstwy komórek, które stosunkowo szybko tracą wodę, wysychają i kurczą się. Proces ten ma jednak swoje ograniczenia i procent wysuszonej powierzchni rośliny jest niewielki.

Wpływ pola elektrycznego na zwierzęta

Badania prowadzono w dwóch kierunkach: badania na poziomie biosystemu oraz badania progów wykrytych oddziaływań. Wśród kurcząt umieszczonych na polu o napięciu 80 kV/m odnotowano przyrosty masy, żywotność i niską śmiertelność. Próg percepcji pola mierzono na gołębiach pocztowych. Wykazano, że gołębie mają pewien mechanizm wykrywania pól elektrycznych o niskim natężeniu. Nie zaobserwowano zmian genetycznych. Zaznacza się, że zwierzęta żyjące w polu elektrycznym o dużym natężeniu mogą doświadczyć miniwstrząsu pod wpływem czynników zewnętrznych, w zależności od warunków eksperymentu, co może wywołać u badanych pewien niepokój i podekscytowanie.

W wielu krajach istnieją przepisy ograniczające limity natężenia pola w obszarze napowietrznych linii przesyłowych. Maksymalne napięcie 20 kV/m jest zalecane w Hiszpanii, a ta sama wartość jest obecnie uważana za wartość graniczną w Niemczech.

Świadomość społeczna na temat wpływu pola elektromagnetycznego na organizmy żywe stale rośnie, a pewne zainteresowanie i troska o ten wpływ doprowadzi do kontynuacji odpowiednich badań medycznych, zwłaszcza u osób mieszkających w pobliżu napowietrznych linii energetycznych.

Więcej informacji na ten temat:

VI Czechow „Środowiskowe aspekty przesyłu energii elektrycznej” (aby pobrać książkę — Zip, DjVu)

Książka zawiera ogólny opis oddziaływania na środowisko napowietrznych linii elektroenergetycznych. Zagadnienia obliczania maksymalnego natężenia pola elektrycznego pod linią prądu przemiennego i metod jego redukcji, odrzucania terenów pod linią trasy, wpływu pola elektromagnetycznego na ludzi, florę i faunę od pojawienia się szumu radiowego i akustycznego są rozważane. Uwzględniono cechy oddziaływania na środowisko linii prądu stałego i linii kablowych najwyższych napięć.

Zobacz też w tym temacie: Ochrona osoby przed narażeniem na promieniowanie elektromagnetyczne