До начала XIX в. электричество и магнетизм считались явлениями, не связанными друг с другом, и рассматривались в разных разделах физики. В 1819 г. датский физик Г.Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, из чего следовало, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны.
Французский физик и математик А. Ампер в 1824 г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем.
В 1831 г. английский физик М. Фарадей экспериментально обнаружил и дал математическое описание явления электромагнитной индукции – возникновения электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося магнитного поля.
В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого – электромагнитного поля. Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что любые изменения электромагнитного поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической среде (в том числе, в пустоте) с конечной скоростью, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемости этой среды. При жизни Максвелла учение об электромагнитных волнах оставалось «чистой» теорией, не имевшей никаких экспериментальных подтверждений.
В 1887 г. немецкий физик Г. Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Его экспериментальная установка состояла из находящихся на некотором расстоянии друг от друга передатчика и приёмника электромагнитных волн, и фактически представляла собой исторически первую систему радиосвязи, хотя сам Герц не видел никакого практического применения своего открытия, и рассматривал его исключительно как экспериментальное подтверждение теории Максвелла.
В XX в. развитие представлений об электромагнитном поле и электромагнитном излучении продолжилось в рамках квантовой теории поля, основы которой были заложены великим немецким физиком Максом Планком.
Исследования влияния электромагнитных полей (ЭМП) на живые организмы ведутся уже не одно десятилетие. За последние тридцать лет три четверти населения Земли сосредоточилось в городах, и сейчас нет семьи, которая не использует электричество во всё возрастающих масштабах. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) учреждена даже специальная программа «Электромагнитные поля и здоровье человека». Этой проблеме уделяется самое пристальное внимание во всем мире.
Развитие технического прогресса, создание все новых и новых приборов и устройств, так облегчающих повседневную жизнь, дающих неоспоримые преимущества во всех сферах трудовой деятельности, несут человечеству комфорт и процветание – с одной стороны. С другой – уровень порожденных этой деятельностью окружающих нас электромагнитных полей уже значительно превысил естественный фон Земли, и резко расширяется частотный диапазон этих полей.
Новейшие современные открытия и технологии в области тонких физических полей позволяют по-другому взглянуть казалось бы на совсем для нас обычные и привычные вещи. Эти открытия позволяют лучше понимать природу окружающего нас мира, а в частности речь пойдет о взаимодействии электромагнитных колебаний от различных электронных устройств со структурой человека. Знание природы тонких физических полей, помогают лучше понять, что на человека действует благотворно, и чего нам следует опасаться. И на основе этих методов соответственно создавать средства способствующие гармонизации человека, и устройства защиты, если это требуется. Проблема достаточно актуальная, поскольку использование электронных средств (компьютеров, телевизоров, радиотелефонов, оргтехники и бытовых приборов) растет с каждым днем, пропорционально растет и число тех людей, у которых появились проблемы со здоровьем, связанные с электромагнитными излучениями.
Широкие исследования влияния электромагнитных полей на здоровье были начаты в нашей стране в 60-е годы. Исследования биологического действия ЭМП ПЧ, выполненные в СССР в 60–70х годах, ориентировались в основном на действие электрической составляющей, поскольку экспериментальным путем значимого биологического действия магнитной составляющей при типичных уровнях не было обнаружено. [3, C.23–30]
Был накоплен большой клинический материал о неблагоприятном действии магнитных и электромагнитных полей, было предложено ввести новое нозологическое заболевание «Радиоволновая болезнь» или «Хроническое поражение микроволнами».
В дальнейшем, работами ученых в России было установлено, что, во-первых, нервная система человека, особенно высшая нервная деятельность, чувствительна к электромагнитному полю, и, во-вторых, что ЭМП обладает т.н. информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта.
Результаты этих работ были использованы при разработке нормативных документов в России. В результате в 70-х годах для населения нормативы в России были установлены очень жесткими и отличались от американских и европейских в несколько тысяч раз (например, в России предельно допустимый уровень (ПДУ) для профессионалов составляет 0,01 мВт/см2, а в США – 10 мВт/см2).
Эти нормативы и по настоящее время являющиеся одними из самых жестких в мире. Они изложены в Санитарных нормах и правилах «Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» №2971–84.
В соответствии с этими нормами проектируются и строятся все объекты электроснабжения.
В середине 60-х гг. появилась первая в мировой литературе публикация российских учёных о неврологических и других симптомах, появляющихся у рабочих высоковольтных электрических подстанциях. Тогда ей не придали серьёзного значения. Однако через 10 лет обнаружились серьёзные заболевания у персонала, обслуживающего станции низкочастотной связи в США с подводными лодками.
После этого не только в Америке, но и в ряде других стран началось серьёзное изучение влияния электромагнитных волн (прежде всего низкочастотных) на биологические объекты, в том числе человека, и появились убедительные доказательства их неблагоприятного влияния на организм.
В последующем из ученых СССР и Америки была сформирована Советско-Американская группа, которая действовала с 1975 по 1985 гг. Эта группа организовала совместные биологические исследования, которые подтвердили правильность концепции советских ученых и как результат – нормативы в США были снижены.
В конце семидесятых и восьмидесятых годах в целях усовершенствования гигиенического нормирования в России был проведен комплекс экспериментальных исследований по влиянию ЭМП в широком частотном диапазоне на различные системы организма. Исследовались условия, модифицирующие биоэффекты ЭМП, накапливались данные для обоснования нормативных уровней ЭМП в различном диапазоне частот, по механизму биологического действия ЭМП. В настоящее время исследования биологического действия ЭМП продолжаются.
В настоящее время, как в России, так и за рубежом, регламентация ЭМП промышленной частоты осуществляется раздельно для электрической и магнитной составляющих, без учета того, что в большинстве случаев, как в производственных условиях, так и в быту ЭМП действуют на человека совместно. Вопрос об одновременной регламентации обеих составляющих ЭМП представляет достаточную трудность, так как требует определения и анализа вклада каждой из них во влияние на здоровье человека. Согласно давних традиций в нашей стране, гигиеническая регламентация ЭМП в различных частотных диапазонах основана на результатах гигиенических, клинических и эпидемиологических исследований.
Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне ЭМП (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц это менее 1 мВт/см2) принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм. Механизмы действия ЭМП в этом случае еще мало изучены.
Варианты воздействия ЭМП на биоэкосистемы, включая человека, разнообразны: непрерывное и прерывистое, общее и местное, комбинированное от нескольких источников и сочетанное с другими неблагоприятными факторами среды и т.д.
Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания. [7, C.122–125]
Особо опасны ЭМП могут быть для детей, беременных (эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечнососудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом.
На биологическую реакцию влияют следующие параметры ЭМП:
• интенсивность ЭМП (величина)
• частота излучения
• продолжительность облучения
• модуляция сигнала
• сочетание частот ЭМП
• периодичность действия
Сочетание вышеперечисленных параметров может давать существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого биологического объекта.
Последствия действия ЭМП для здоровья человека.
В подавляющем большинстве случаев облучение происходит полями относительно низких уровней, ниже перечисленные последствия относятся к таким случаям. Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на население.