Физика. Организм человека и внешняя среда

  Скачать файл для печати

Организм человека и внешняя среда: принцип взаимодействия

Всякий организм — одноклеточный или многоклеточный — нуждается в определенных условиях существования, предоставляемых ему той средой обитания, к которой организм определенного вида приспособился на пути своего эволюционного развития. Функции организма могут нормально осуществляться только при условии, что внешняя среда обеспечивает возможность получения пищи, необходимой до пополнения вещественных и энергетических затрат, и необходимые физические условия.

Различные изменения внешней среды, как-то: изменения количества и состава питательных веществ, изменения состава воздуха — содержания кислорода и углекислого газа, состава и концентрации электролитов в воде, температуры и барометрического давления, спектра и интенсивности света, а также наличие токсических веществ в среде, электромагнитное излучение — оказывают мощное влияние на физиологические функции. Некоторые факторы действуют на них благоприятно, другие же угнетают их и приводят организм к гибели.

С первых мгновений жизни и до самой последней минуты организм человека взаимодействует с внешней средой. Она окружает его всегда, везде и всюду. Это взаимодействие есть необходимое условие для нормального роста и развития человека.

Именно под влиянием внешней среды происходит формирование структуры и функций организма и изменения его внутренней среды, а все известные реакции живого организма направлены на сохранение или выравнивание ее параметров. Эти реакции называют адаптационно-компенсаторными, в их основе лежат адаптационно-компенсаторные механизмы. Если интенсивность или агрессивность фактора не выходит за пределы адаптационно-компенсаторных реакций, организм справляется без особого ущерба. В том случае, когда интенсивность воздействия очень велика или достаточно продолжительна, напряжение адаптационно-компенсаторных механизмов достигает значительного уровня. При длительном воздействии происходят разрушение указанных механизмов и развитие заболевания. Внешняя среда как целостная система включает в себя большое число различных элементов или факторов, различающихся между собой в количественном и качественном отношении, что структурно отражено на следующем рисунке:

Рис.1.Факторы внешней среды

Рис.1.Факторы внешней среды

К физическим факторам можно отнести все виды электромагнитных колебаний естественного или искусственного происхождения.Самым мощным естественным источником электромагнитных колебаний в природе является Солнце. Именно благодаря солнечной энергии происходят биологические процессы на Земле. Биосфера и сама жизнь существует только за счет солнечной энергии. Диапазон длин волн солнечных излучений простирается от нескольких долей нм (гамма-излучение) до метровых радиоволн. Из всех излучений Солнца в видимом диапазоне наиболее сильное биологическое действие имеет ультрафиолетовое излучение. Оно обладает выраженным эритемным действием, т.е. вызывает покраснение кожи человека с последующим образованием пигмента. Это не что иное, как защитная реакция организма от перегрева. Неумеренное пребывание на солнце может вызвать не только покраснение, но и образование пузырей, другими словами - ожог первой или второй степени. А это требует серьезного лечения. Таким образом, прямое воздействие ультрафиолетового излучения на живой организм далеко не безопасно.К естественным природным источникам ЭМП относится поле Земли, радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, звезды), а также электрические процессы в атмосфере, например, разряды молний. Возникновение электрического поля Земли связано с наличием отрицательного заряда на ее поверхности. Его напряженность обычно находится в пределах от 100 до 500 В/м. Грозовые облака могут увеличить напряженность поля до сотен кВ/м. Разные люди неодинаково реагирую, например, на магнитные бури, так как обладают разной чувствительностью к ним. Искусственными источниками электромагнитных излучений являются радиостанции, радиолокационные станции, высоковольтные линии электропередач. Они излучают энергию в очень широком диапазоне длин волн - от миллиметров до нескольких десятков и сотен метров. Особенно сильное воздействие наблюдается вблизи источников излучений. В наш домашний быт интенсивно внедряются электронные средства связи, телевизоры, радиоаппаратура, персональные компьютеры, СВЧ-печи, а на улице мы подвергаемся электромагнитному воздействию электротранспорта, трансформаторных подстанций, излучающих радио- и телевизионных антенн. Все эти виды электромагнитных излучений оказывают постоянное воздействие и в дневное и в ночное время.

Воздействие электромагнитного поля на биологические объекты

Все вещества непрерывно излучают электромагнитные волны. Спектр излучения охватывает большой диапазон длин волн: от радиоволн длиной сотни метров до жесткого космического излучения с длиной волны 10-12м. Тепловое (инфракрасное) излучение испускают тела в определенном диапазоне температур. Чем выше температура тела, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. В процессе жизнедеятельности человек постоянно находится в зоне действия электромагнитного поля Земли. Такое поле, называемое фоном, считается нормальным и не наносит здоровью людей никакого вреда. Так прочно вошедшие к нам в жизнь различные устройства- компьютеры, сотовые телефоны, микроволновые печи, телевизоры на самом деле способны принести человеку намного больше вреда, чем кажется на первый взгляд. На данный момент установлено, что наиболее чувствительной к воздействию электромагнитных полей является нервная система человека. По результатам проведенных исследований были разработаны санитарные нормативные документы, в том числе и в России. Электромагнитное поле (ЭМП) - физическое поле движущихся электрических зарядов, в котором осуществляется взаимодействие между ними. Проявлениями ЭМП являются электрическое и магнитное поля. Поскольку изменяющиеся электрическое и магнитное поля порождают в соседних точках пространства соответственно магнитное и электрическое поля, эти оба связанных между собой поля распространяются в виде единого ЭМП. Электромагнитное поле характеризуется следующими параметрами:

  • ·частота колебаний f (или период Т =" 1/f);

  • ·амплитуда колебаний электрического поля Е

  • ·амплитуда колебаний магнитного поля Н

  • ·фаза, определяющая состояние волнового процесса в каждый момент времени.

Частоту колебаний выражают в герцах (Гц), килогерцах (1 кГц =" 103Гц), мегагерцах (1 МГц = "106Гц) и гигагерцах (1х 109Гц); фазу выражают в градусах. Колебания электрического (Е) и магнитного (Н) полей, составляющих единое ЭМП, распространяются в виде электромагнитных волн, основными параметрами которых являются длина волны, частота и скорость распространения. Формирование волн происходит в волновой зоне, в которой волны изменяются в фазе. На меньших расстояниях - в зоне индукции волны изменяются не в фазе и быстро убывают с удалением от источника. В зоне индукции энергия попеременно переходит то в электрическое, то в магнитное поле. Раздельно оценивают Е и Н. В волновой зоне излучение оценивается в величинах плотности потока мощности - ваттах на квадратный сантиметр. В электромагнитном спектре ЭМП занимают диапазон радиочастот и подразделяются на несколько видов. В экстремальных условиях, в частности, в условиях космического полета источником ЭМП различных характеристик становится радио- и телевизионная аппаратура. В основе биологического действия ЭМП на живой организм лежит поглощение энергии тканями. Его величина определяется свойствами облучаемой ткани или ее биофизическими параметрами - диэлектрической постоянной и проводимостью. Ткани организма в связи с большим содержанием в них воды следует рассматривать как диэлектрики с потерями. Глубина проникновения ЭМП в ткани тем больше, чем меньше поглощение. При общем облучении тела энергия проникает на глубину 0,001 длины волны. В зависимости от интенсивности воздействия и экспозиции, длины волны и исходного функционального состояния организма ЭМП вызывают в изучаемых тканях изменения с повышением или без повышения их температуры. Например, линии электропередач и сильные радиопередающие устройства создают электромагнитное поле, которое в разы превышает допустимый уровень. Для защиты человека были разработаны специальные санитарные нормы (ГОСТ 12.1.006-84) регламентирующие воздействие электромагнитных излучений и запрещающие строительство жилых и прочих объектов вблизи сильных источников излучения. Зачастую более опасными являются источники слабого электромагнитного излучения, которое действует в течение длительного промежутка времени. К таким источникам относится в основном различная, бытовая техника. Наиболее существенное влияние на человека оказывают мобильные телефоны, СВЧ- печи, компьютеры и телевизоры.

Достаточно остро стоит проблема электромагнитного излучения, исходящего от персональных компьютеров, в связи с тем, что:
- компьютер имеет сразу два источника излучения: монитор и системный блок;
- пользователь ПК практически лишен возможности работать на расстоянии;
- время воздействия обычно довольно длительное.
К механизму воздействия электромагнитного излучения можно отнести наполнение воздуха положительно заряженными ионами. Такие ионы вредны для людей, поэтому помещение необходимо проветривать, а лучшим решением станет приобретение приборов, является источником отрицательно заряженных ионов (более известных в народе как "эффект горного воздуха"), которые полезны для здоровья человека. Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности электромагнитных полей во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего электромагнитного поля современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм. На биологическую реакцию влияют следующие параметры:
- интенсивность электромагнитного поля;
- частота излучения;
- продолжительность облучения;
- модуляция сигнала;
- сочетание частот электромагнитных полей;
- периодичность действия.
Сочетание вышеперечисленных параметров может давать существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого биологического объекта. Особенно опасными электромагнитные излучения могут быть для детей, беременных женщин, людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом. Лица, длительное время находящиеся в зоне ЭМ-излучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. На данный момент наукой количественно не доказано прямой связи между уровнем электромагнитных полей и онкологической и другого рода заболеваемостью. Однако качественно такая связь прослеживается: в местах, где люди подвергаются воздействию электромагнитного излучения чаще выявляются раковые заболевания и расстройства сердечно-сосудистой и вегетативной нервной системы. Наибольшее влияние электромагнитное излучение оказывает на они оказывают на иммунную, нервную, эндокринную системы.Иммунная система уменьшает выброс в кровь специальных ферментов, выполняющих защитную функцию, происходит ослабление системы клеточного иммунитета. Эндокринная система начинает выбрасывать в кровь большее количество адреналина, как следствие, возрастает нагрузка на сердечно-сосудистую систему организма. Происходит сгущение крови, в результате чего клетки недополучают кислород. Изменения в нервной системе видны невооруженным глазом: признаками расстройства являются раздражительность, быстрая утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна, общая напряженность и суетливость. В качестве защитных мер можно назвать регулярные прогулки на свежем воздухе, проветривание помещения, занятия спортом, соблюдение элементарных правил работы, работа с хорошей техникой, которая удовлетворяет всем стандартам безопасности и санитарным нормам.

{{ message }}

{{ 'Comments are closed.' | trans }}