Текст книги "ОБЖ в вопросах и ответах"

47. Как влияют на организм электрические поля

Как известно, электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, имеющих противоположные значение («+» или «—»). В тех случаях, когда движение отсутствует и заряды неподвижны, образуются постоянные электростатические поля, между ними осуществляется взаимодействие. Постоянные электростатические поля образуются с возникновением зарядов в следующих случаях:

1) при дроблении и разбрызгивании веществ;

2) при различных видах деформаций твердых тел;

3) при относительном перемещении двух находящихся в контакте твердых тел;

4) вследствие индукции;

5) при интенсивном перемешивании слоев жидких и сыпучих материалов;

6) в кристаллизационных процессах.

При исследовании электрических полей было обнаружено, что при трении диэлектриков на их поверхности появляются электрические заряды с постепенным накоплением потенциала до 500 В. Очень сильное электрическое поле возникает в атмосферном воздухе летом между грозовыми облаками и поверхностью земли. В ряде случаев при этом разность потенциалов может достигнуть сотен миллионов вольт, возникают такие явления, как молнии во время гроз, т. е. происходит пробой диэлектрика – воздуха. Исследования также показали, что электрические поля с высоким значением потенциалов образуются при накоплении потенциалов на заостренных предметах. Этим объясняется попадание молнии во время грозы в высокие отдельно стоящие объекты – деревья, башни, опоры высоковольтных ЛЭП и т. д. Поэтому во время грозы человеку опасно находиться на открытом пространстве, особенно на возвышениях – холме, сопке, горе, утесе или вблизи отдельных деревьев, металлических предметов.

В естественных, природных условиях всегда существуют статические электрические поля с определенным уровнем разности потенциалов. Специальными научными исследованиями было выявлено наличие искусственных статических электрических полей в условиях распространенной техносферы (самых разнообразных технических приборов и устройств, оборудования, электросетей, систем металлических трубопроводов и т. д.), а также в быту, где эти поля (ИСЭ) обусловлены широким применением различных пластмасс: для изготовления предметов домашнего обихода; для отделки интерьеров жилых и общественных зданий; радиотехнической аппаратуры; для изготовления строительных деталей производственного оборудования; деталей машин из синтетических полимерных материалов. Электростатические поля образуются также при ношении человеком верхней и нижней одежды из синтетических тканей и материалов, в частности искусственного меха (курток, шуб, полушубков, шапок, шляп). Изделия из натурального меха также создают искусственные электростатические поля. Исследованиями было установлено, что электрические поля всех видов, в том числе электростатические (естественные и искусственные), вызывают: стрессовые или депрессивные состояния, головную боль, в том числе постоянную и сильную, раздражения кожи (проявляются в виде покраснения в месте контакта с телом человека, бессонницу, усталость глаз, быструю и сильную утомляемость, расстройство психики. Согласно медицинской статистике электрические поля переменные и высокой интенсивности в 7 раз повышают вероятность онкологических заболеваний, кроме того, они способствуют изменению структуры в зубных пломб с последующим их разрушением и выделением из них ядовитых веществ. В тех случаях, когда фактические уровни напряженности электрических полей превышают допустимые, безопасные значения, в частности электростатических полей – более 60 кВ/м² на рабочих местах, в обязательном порядке применяются специальные средства защиты. В частности, для защиты организма человека от нежелательного воздействия электростатических полей применяются следующие меры:

1) ограничивается время работы обслуживающего персонала;

2) устанавливаются специальные нейтрализаторы статического электричества;

3) выполняется экранирование источника электрического поля или рабочих мест;

4) осуществляется заземление металлических и электропроводных элементов оборудования;

5) выполняется увеличение поверхностной и объемной проводимости диэлектриков.

Вышеперечисленные защитные мероприятия от статического электричества позволяют достичь уменьшения генерации электростатических зарядов или их отвода с наэлектризованного материала. Кроме того, для уменьшения величины электростатического поля непосредственно у тела человека от верхней одежды применяются специальные аэрозольные антистатики (в баллончиках). Этими антистатиками обрабатываются верхняя одежда, платья, юбки, брюки. Заземления оборудования, рабочих мест выполняются независимо от использования других методов защиты. Заземляющие контуры устанавливают на жилых и производственных зданиях, опорах ЛЭП, трансформаторных подстанциях и т. д.

48. Как влияют на организм магнитные поля

Само слово «магнит» произошло от названия местности – холмы Магнезии в Малой Азии, где добывали железную руду. Естественный магнит – это черный с коричневым оттенком минерал магнетит, называемый иначе магнитным железняком. Иногда он встречается в виде залежей, чаще присутствует на изверженных породах – базальте, диабазе, граните. Магнетит содержит около 70 % железа. Если к магнетиту прикоснуться чистым железом, то он становится намагниченным (стрелки компаса изготавливают подобным образом). Сама планета Земля – исполинский шаровой магнит. В первом приближении магнитное поле Земли равнозначно магнитному полю линейного магнита, ось которого наклонена к оси вращения планеты под углом в 12°, причем ось этого воображаемого магнита (она называется магнитной осью Земли) не проходит через центр Земли, а смещена по отношению к нему на 400 км – в сторону Тихого океана. Многочисленные космические исследования показали, что реальное магнитное поле Земли отличается от ее теоретического магнитного поля, что вызвано не только местными магнитными аномалиями, т. е. искажениями геомагнитного поля теми магнитными полями, которые создаются залежами магнитных пород, но и линиям так называемого солнечного ветра – потока выброшенных Солнцем при извержениях или взрывах корпускул – электронов, протонов, ядер атомов других, более тяжелых, чем водород, элементов. Под влиянием этого потока происходят возмущения в магнитном поле Земли, имеющего напряженность около 40 А/м, наблюдаются при этом магнитные бури, влияющие на распространение радиоволн, работу систем космической и телекоммуникационной связи, энергосистем. Пространство, в котором напряженность магнитного поля Земли не уступает напряженности межпланетного магнитного поля (0,8∙10^–7 А/м), называется магнитосферой. В наиболее удаленных частях граница магнитосферы проходит на расстоянии 10–15 земных радиусов от центра Земли. Со стороны, обращенной к Солнцу, магнитосфера сжата магнитным давлением «солнечного ветра». На общей магнитной карте Земли выделяются 4 мировые аномалии: одна в Канаде, вторая в Антарктиде, третья в нашей стране, между Енисеем и Леной, а четвертая в районе Курска. Существуют различные приборы для измерения напряжения магнитного поля Земли и специальные магнитные обсерватории, где постоянно и внимательно следят за изменениями земного магнетизма. Магнитные измерения проводят и на суше, и на море с самолетов и даже с помощью искусственных спутников Земли. Исследования ученых-магнитологов выявили, что за последние 8000 лет магнитное поле Земли изменялось периодически, по средним периодам 1200–1500 лет, причем максимальной напряженности оно достигло в начале нашей эры. В ходе исследований палеогманетизма было установлено, что магнитное поле Земли многократно испытывало «переполюсовку», или инверсию, т. е. магнитные полюсы менялись ролями – Северный становился Южным и наоборот. Во время процесса «переполюсовки», судя по остаткам ископаемых животных и растений, происходили резкие скачки в эволюции биосферы – исчезали одни виды животных, уступая место другим.

Дальнейшие исследования ученых выявили, что магнитное поле вообще как явление оказывает определенное влияние на организм человека. Для целей терапии магнит начали применять еще в древности. Об использовании постоянных магнитов в лечебных целях встречаются упоминания в трудах Гиппократа, Парацельса, ученых древнего Китая. В XVII в. князь Долгорукий, потомок основателя Москвы, издал книгу-лечебник, в которой наряду с траволечением упоминаются и распространенный в то время способ накладывания к «болезненному месту» магнитного железняка. В настоящее время биологическое действие магнитного поля получило научное, экспериментальное и клиническое объяснение, что позволило создавать самые разнообразные конструкции для магнитной терапии. Физическая основа биологических эффектов электромагнитного поля – управление движением заряженных частиц. При наведении магнитным полем ЭДС, например, в кровеносных сосудах улучшается текучесть крови, микроциркуляция, активизируется проницаемость сосудов. При воздействии на периферические участки тела улучшается микроциркуляция и трофика тканей в зоне воздействия. Обработка магнитным полем разрушенных эритроцитов крови (ферромагнетиков) в травмах значительно ускоряется процесс рассасывания гематомы. Многочисленные исследования показали, что локальные воздействия магнитного поля обусловливают общую адаптационную перестройку всего организма человека и противовоспалительные эффекты в отдаленных от места воздействия областях. Кроме того, воздействие магнитного поля способствует противовоспалительному, противоотечному, обезболивающему и стимулирующему регенерацию тканей действию, повышению иммунологической активности. В настоящее время в нашей стране и за рубежом широко применяются различные приборы, аппараты и изделия, предназначенные для магнитотерапии. Например, биокорректор «Неватон» (источник магнитного поля со специальной информационной энергетической характеристикой) применяется для воздействия на процессы обмена веществ в клетках, на функции центральной нервной системы (помогает при неврастении); для лечения атеросклероза мозговых сосудов, последствий послеишемических мозговых инсультов, сердечно-сосудистой системы, аллергии, воспалений и др.

49. Как влияют на организм радиоволны

Еще в начале 1930-х гг. при изучении шумов, мешавших радиосвязи, был открыт источник необычных радиопомех, расположенный в направлении центра галактики и находящийся за пределами Солнечной системы. После этого события начались активные исследования радиоизлучения, приходящего из космоса. В результате было установлено, что радиоволны излучает находящийся в межзвездном пространстве ионизированный горячий газ, нагретый до 10⁴ К. При этом нагрев и ионизация газа (преимущественно водорода) вызывают горячие звезды и космические лучи. Другой источник радиоизлучения на волне 21 см – нейтральный водород, которого в межзвездном пространстве значительно больше ионизированного. Систематические исследования радиоизлучения после Второй мировой войны позволили установить, что Солнце является мощным источником радиоизлучения, при этом в межпланетное пространство проникают радиоволны, которые излучают хромосфера-сантиметровые волны, дециметровые и метровые волны. Вышеуказанные радиоволны достигают поверхности земли, пронизывая все живые организмы, включая и человека. Далее исследования показали, что человеческое тело является источником радиоизлучения в сантиметровом и дециметром диапазонах волн. Это явление было зафиксировано еще в конце 1940 – начале 1950-х гг. с помощью радиометров, разработанных Научно-исследовательским радиофизическим институтом (НИРФИ в г. Горьком, ныне в Нижнем Новгороде) для астрономических исследований. Радиометр реагировал на приближение руки человека к его антенне – открытому концу волновода. Первый целенаправленный опыт по использованию радиоизлучения тела человека для определения глубинной температуры организма был проделан в 1972 г. в Швеции. Во время этого опыта к коже над областью желудка на радиоволне в 30 см прикладывалась антенна-зонд радиометра и записывалась интенсивность радиоизлучения, затем человек выпивал холодной воды, что приводило к немедленному уменьшению интенсивности радиоизлучения организма, т. е. к понижению температуры области, откуда оно принималось. Этот опыт наглядно доказывал, что действительно на радиоволне 30 см принимается радиоизлучение, идущее из глубины тела – области желудка. В 1976 г. в Массачусетском технологическом институте (США) обычным радиометром на радиоволне 10 см исследовалось радиоизлучение грудной железы женщин. Целью исследования было выявление возможности ранней диагностики онкологических заболеваний. При этом контактным методом приема радиоизлучения (когда антенна приводится в соприкосновение с кожей) измерялась разница температур пары желез. Идея этого эксперимента основывалась на медицинских данных – температура органа, пораженного раковой опухолью, возрастает на 1–2 °С, а при нарушениях кровообмена в органе она снижается. Многочисленные исследования установили, что длина радиоволн в ткани организма человека существенно короче, чем длина радиоволны того же радиоизлучения в воздухе, причем для первой группы тканей примерно в 8 раз. Глубина проникания в мышечной ткани для радиоволн короче 30 см равна примерно половине длины радиоволны в ткани, а в жировой ткани она составляет две трети длины радиоволны в той же ткани (для длины радиоволны 30 см это соответственно 1,5 и 7,0 см). Кроме того, было выявлено, что затихание радиоволны в организме человека обычно характеризуется глубиной, с которой радиоизлучение приходит к поверхности кожи, ослабляясь в 2,73 раза. Ее называют глубиной проникания. То же самое ослабление испытывала бы радиоволна, идущая от кожи в глубину тела. В начале 1980-х гг. в НИРФИ был создан радиотермометр, настроенный на радиоволну 32 см. Этот прибор использовался в клиниках Горьковского медицинского института для медико-диагностических исследований. В частности, большой объем работ был выполнен в клинике нервных болезней, в ходе которых изучались тепловые режимы головного мозга и влияние на них заболеваний, были получены данные о распределении температуры тела, ее зависимости от кровоснабжения и различных внутренних заболеваний. В настоящее время в клиниках широко применяется метод дистанционного измерения температуры человеческого тела по его излучению в инфракрасном диапазоне длин радиоволн (так называемое тепловидение). Эти радиоволны, длина которых составляет всего лишь десяток микрометров, приходят из тонкого кожного слоя толщиной не более 0,1 мм и, следовательно, приносят сведения только о его температуре в данном месте. Тепловое радиоизлучение сантиметрового и дециметрового диапазонов приходит из достаточно глубоких слоев организма, и его интенсивность строго связана с температурой излучающих участков. В радиотермометре также используется метровый диапазон радиоволн в пределах 1,5–2 м, при этом существенно (в 2–2,5 раза) возрастает глубина зондирования организма. Многочисленные исследования медиков показали, что по электромагнитным свойствам ткани организма резко делятся на 2 группы: первая – с сильным затуханием электромагнитных волн (радиоволн), близким к затуханию в физиологическом растворе (1 %-ном водном растворе поваренной соли), вторая – с существенно меньшим затуханием радиоволн, соответствующим затуханию в дистиллированной воде. К первой группе относятся богатые водой и солями мышечные ткани, мозг, кровь (сильное затухание радиоволн), ко второй – бедные водой жировые и костные ткани, которые на радиоволнах короче 150 см ведут себя как диэлектрики, а наиболее длинных – как полупроводники. Поведение богатых водой тканей аналогичное, только граница находится на радиоволне в 70 см. Современная электронная техника позволила создать миниатюрный радиотермограф, позволяющий производить за 2–3 с определение на заданной глубине организма (тела человека) температуры различных участков и контролировать таким образом состояние больных пациентов – общее и конкретных больных органов.

50. Как влияют на организм ионизирующие излучения

Ионизирующее излучение проявляется в виде радиоактивности – способности нестабильных ядер элементов – радиоактивных изотопов, радионуклидов к самопроизвольному распаду. При ядерном распаде развивается ионизирующая радиация в виде потока альфа– и бета-частиц, гамма-квантов и нейтрофонов. Для обнаружения ионизирующего излучения, или радиоактивности, используются специальные счетчики, которые измеряют уровень радиации или силу излучения (измеряется в беккерелях в секунду или кюри – 1 Ки = 3,7 × 10¹⁰ Бк). Дозу излучения, поражающую организм человека, находят путем измерения количества поглощенной им энергии. В качестве единиц радиоактивности используют также: Кл/кг (1 Кл/кг = 3,9 × 10³ рентген); грей (1 Гр = 100 рад); зиверт (1 Зв = 100 эр). Максимальные дозы, не причиняющие вреда организму человека, в случае их многократного действия равны 3 × 10^–3 Гр (0,3 рад) в неделю и в случае единовременного действия – 0,25 Гр (25 рад). Радиоактивность бывает двух видов: естественная и искусственная. Естественная радиоактивность обусловлена природными радиоактивными изотопами, которые всегда в определенных количествах присутствуют в биосфере (в основном ее составной части – литосфере). Естественные радионуклиды, встречающиеся в природе, подразделяются на 3 группы: первая группа объединяет радиоактивные элементы – элементы, все изотопы которых радиоактивны: уран —238 (U²³⁸); уран – 235 (U²³⁵); торий —232 (Th²³²); радий —226 (Ra²²⁶) и радон —220 и 222 (Rn²²⁰ и R²²²). Во вторую группу входят изотопы «обычных» элементов, обладающие радиоактивными свойствами: калий – К⁴⁰, рубидий – Rb⁸⁷, кальций – Са⁴⁸, цирконий – Zr⁹⁶. Третью группу составляют радиоактивные изотопы, образующиеся в атмосфере под действием солнечного потока корпускул и космических лучей: углерод – С¹⁴, тритий – Н³ и бериллий – Ве⁷ и Ве¹⁰. Из вышеперечисленных радиоактивных элементов, встречающихся в природе, самым распространенным является радон-222 – газ, не имеющий ни запаха, ни цвета, ни вкуса, составляющий 1/2 естественной радиации, оказывающий вредное воздействие на организм человека. Исследования ученых установили, что радон-222 вызывает рак легких. Источниками радона-222 являются:

1) грунт под зданием и стройматериалы – выделяют 78 %;

2) наружный воздух – 13 %;

3) вода водопроводная – 5 %;

4) природный газ – 4 %.

Этими же исследованиями выявлено, что наибольшее количество радона-222 концентрируется на нижних этажах, потому что этот газ в 7,5 раз тяжелее воздуха. В целях профилактики, для предупреждения накопления радона в помещениях, применяют изоляцию подвалов и полуподвальных помещений, а также эффективно проветривание. Радон-222 выделяют бетон, кирпич, дерево, глиноземы и различные отходы. Искусственное ионизирующее излучение или радиоактивность обусловлены поступлением в окружающую природную среду радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Образование радиоактивных изотопов в почвах может происходить вследствие наводящей радиации. Чаще всего встречаются такие изотопы, как стронций-90 (Sr⁹⁰), цезий-137 (Cz¹³⁷), йод-129 и 131 (I¹²⁹, I¹³¹), барий-140 (Ва¹⁴⁰), уран*235 и 238 (U²³⁵, U²³⁸) и др. Большую опасность для здоровья человека представляет стронций-90, имеющий период полураспада 28 лет, высокую энергию ионизирующего излучения, способность легко включаться в цепи питания, т. е. в биологический круговорот. Стронций-90 по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей. При исследованиях табачного дыма ученые обнаружили в нем изотоп стронций-90, далее было установлено, что он является главной причиной возникновения онкологических заболеваний у курильщиков (рака губы, гортани, легких). Другим самым распространенным в природе изотопом является цезий-137, имеющий период полураспада 33 года. Он также обладает высокой энергией ионизирующего излучения, способностью легко включаться в пищевые цепи. Эта способность изотопа цезия-137 объясняется тем, что он близок по своим свойствам к калию и включается во многие реакции живых организмов. Цезий-137 был обнаружен исследователями в мясе и мясопродуктах, в молоке и молочных продуктах, а также в табачном дыме некоторых сортов сигарет. Радионуклиды, или изотопы, стронция-90, цезия-137, а также йода-131 попадают внутрь организма либо в виде растворимых соединений, включенных в пищевые цепи: почва – растения – человек, растения – животные – человек, либо в виде радиоактивных частиц при поверхностном загрязнении продуктов питания или при вдыхании с воздухом и табачным дымом. Источником ионизирующего излучения могут быть такие строительные материалы, как туф (вулканический), базальт, мрамор, гранит, глиноземы, фосфаты (и даже фосфорные удобрения). В частности, при радиационном обследовании одной из старых станций метро в г. Москве было обнаружено ионизирующее излучение, источником которого были мраморные плиты, которые были сразу же демонтированы. После Чернобыльской аварии 1986 г. значительные территории России в западных и юго-западных областях были загрязнены изотопами урана-235 и 238, йода-129 и 131, стронция-90, цезия-137 и др. Еще раньше, в конце 1950-х гг. на Урале под Челябинском, на производственном объединении «Маяк» также произошла крупная авария с загрязнением радионуклидами прилегающих территорий и, в частности, реки Течи. Как показали медико-биологические исследования, в пострадавших районах среди населения резко повысилась заболеваемость анемией, сердечно-сосудистыми болезнями, онкологическими заболеваниями (раковыми), участились вспышки инфекций, резко уменьшились показатели рождаемости и пр. Кроме того, во время специальных исследований было выявлено, что, включаясь в биологический круговорот, радионуклиды через растительную и животную пищу попадают в организм человека и, накапливаясь в нем, вызывают радиоактивное облучение, провоцируют развитие онкологических заболеваний. Еще в 1980–1981 гг. исследователями были установлены средние индивидуальные дозы облучения населения СССР от различных источников ионизирующего излучения:

1) природные источники – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 1000;

2) стройматериалы (здания) – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 1050;

3) рентгенодиагностика – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 1400;

4) глобальные загрязнения от ядерных испытаний – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 23;

5) тепловые электростанции, работающие на угле, – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 2;

6) атомные электростанции – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 0,17;

7) удобрения (фосфорные, калийные) – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 0,14;

8) остальные источники – эффективная эквивалентная доза в мк³ в год – 1,6.

Было установлено, что при дозах облучения более 100 бэр развивается острая лучевая болезнь, провоцирующая развитие в организме человека лейкемии, злокачественных новообразований, а также мутагенеза. При этом ионизирующим излучением поражаются легкие, щитовидная железа, нервная ткань, мышечная ткань, костная и хрящевая ткани, кожа, слизистые оболочки, лимфоидная ткань, потовые железы, соединительная ткань. В настоящее время в России в обязательном порядке проводится радиационный контроль лекарственных растений, реализуемых через аптечную сеть, а также пищевых продуктов, сельскохозяйственных культур, воздуха, питьевой воды.