Механизмы воздействия электрических и магнитных полей на живые организмы

В настоящее время научно установлены два механизма влияния электрических, магнитных и электромагнитных полей на человека за счет индуктированных в теле токов:

- изменение разности потенциалов между наружными и внут­ренними поверхностями мембран клеток (возникновение так на­зываемого потенциала действия);

- нагрев тканей.

Проявления этих механизмов при воздействии магнитного поля в зависимости от частоты показаны на рис. 7.2. Обстоятель­ства, связанные с проявлением первого механизма, рассмотрены в разделе 7.1.1. Кроме отмеченных там эффектов существуют бо­лее слабые эффекты воздействия электрических и магнитных по­лей на организм, обусловленные изменением потенциала дей­ствия, которые имеют место при меньших, чем указанные в разде­ле 7.1.1 (на несколько порядков), напряженностях полей. Одним из таких эффектов является восприимчивость поля человеком не только по косвенным признакам (шевелению волос или ощуще­ниям покалывания при частичных разрядах между кожей и одеж­дой), но и по подсознательному ощущению наличия поля, а также появлению магнито- или электрофосфенов (ощущению мерцаний на периферийных участках поля зрения) при наличии магнитного или электрического поля определенной напряженности. Воспри­имчивость полей исключительно индивидуальна. Примерно 5% людей чувствуют наличие электрического поля промышленной частоты, начиная с напряженности 7 кВ/м, а 60% не ощущают поле напряженностью до 20 кВ/м. Усредненные границы воспри­имчивости электрических и магнитных полей промышленной ча­стоты приведены на рис. 7.1, а граница ощущения наличия маг­нитного поля в зависимости от частоты дана на рис. 7.2 (кри­вая 2). Объективно регистрируемые нарушения зрения, недомогание, головные боли наблюдаются при напряженностях около 10⁵ А/м (рис. 7.2, кривая 3). У некоторых людей магнитофосфены появляются при напряженностях, соответствующих кривой 1.

Как видно из рис. 7.2, кривые 1 и 2 имеют минимум в области промышленных частот. Возрастание кривых с увеличением часто­ты объясняется инерционностью системы открытия каналов в стенках клеточных мембран, а с уменьшением частоты - сниже­нием индуктированных токов.

Значения напряженности магнитного и электрического полей, воспринимаемых человеком, лежат, как правило, выше встречаю­щихся в быту и на производстве (рис. 7.1). Если напряженность электрического поля частотой 50 Гц, воспринимаемая человеком, может встречаться на практике, например, под проводами линий электропередачи или на территории ОРУ сверхвысокого напряже­ния, то соответствующая напряженность магнитного поля может быть получена только в специальных условиях.

Вторым, научно установленным механизмом воздействия по­лей на организм человека, является нагрев тканей при протекании в них емкостных или индуктированных токов. Считается безопас­ным для организма нагрев тканей на 1ºС, чему соответствует удельная мощность 4 Вт, приходящаяся на 1 кг массы тела. При этой мощности система терморегулирования организма способна обеспечить отвод тепла в окружающее пространство без опасного повышения температуры внутренних органов человека. При час­тоте 50 Гц напряженность внешнего электрического поля, способ­ная обеспечить тепловую удельную мощность 4 Вт/кг, составляет около 4 МВ/м, т. е. превышает электрическую прочность воздуха. Напряженность магнитного поля, необходимая для выделения указанного тепла в организме, равна ~50 МА/м. Таким образом, напряженности электрического или магнитного полей промыш­ленной частоты, способные повысить температуру на безопасное значение, равное примерно 1ºС, на много порядков превышают пороговые значения восприимчивости полей человеком и встре­чающиеся на практике. Ситуация меняется при высоких частотах, так как индуктированные токи с увеличением частоты возрастают. Количественные данные о зависимости напряженности магнитного поля от частоты, при которой удельная мощность тепла, вы­деленного внутри организма человека, составляет 4 Вт/кг, приве­дены на рис. 7.2 (кривая б).

Рис. 7.2. Эффекты воздействия магнитного поля разной частоты на человека: 1- появление мерцания на периферий­ных участках поля зрения; 2 - ощущение наличия поля; 3 - объективно регистри­руемые нарушения зрения, недомогание, головные боли; 4 - нарушение работы сердца; 5 - нарушения работы нервной системы; 6 - джоулев нагрев тканей при мощности 4 Вт/кг