Автор: Г.С. Сапунов
У багатьох людей в нашій країні термін «випромінювання» викликає підсвідомий страх і непереборне бажання триматися подалі від усього, що з цим пов'язано. Можливо, це «синдром Чорнобиля». Свою лепту в це вносить і схожість слів «радіо» і «радіоактивність», хоча слово «радіоактивність» має своїм коренем «радій» - хімічний елемент, в якому вперше було виявлено явище радіоактивності. Тому має сенс «відокремити зерна від плевел» і розібратися, як насправді мікрохвильове випромінювання впливає на біологічні об'єкти і яку небезпеку вона може представляти для людини.
Як ми вже знаємо, мікрохвилі - це вид електромагнітної енергії, що займає за шкалою частот положення між радіохвилями та інфрачервоним випромінюванням, і тому йому притаманні деякі властивості своїх сусідів. Ні тепло, ні радіохвилі не завдають шкоди нашому здоров'ю, отже, немає особливих причин очікувати цього і від мікрохвильового випромінювання.
розглядаючи шкалу електромагнітних частот , Можна виділити дві принципово різні форми випромінювання на різних її кінцях. Випромінювання хвиль з частотою більше, ніж у видимого світла називається іонізуючим, а якщо частота випромінювання менше, ніж частота видимого світла, то таке випромінювання є неіонізуючих.
Для того, щоб зрозуміти різницю між цими двома видами випромінювання, необхідно розібратися у взаємодії електромагнітних хвиль з речовиною.
Все в природі складається з атомів, найдрібніших неподільних частинок речовини. «Атом» в перекладі з грецького означає «неподільний». Якщо взяти будь-який однорідний предмет, наприклад залізний трамвайний рейок, і послідовно розпилювати його на все більш дрібні шматочки, то в кінці кінців ми отримаємо такий маленький шматочок, який є найдрібнішим носієм речовини.
Атом можна продовжувати ділити і далі, на електрони, протони і інші елементарні частинки, але тоді це вже буде не залізо. Електрон заліза нічим не відрізняється від електрона кисню і тому не несе в собі ніяких властивостей речовини. Сполучення атомів різних елементів можуть утворювати молекули - найдрібніші частинки речовин більш складної структури. В цьому випадку руйнування речовини може наступити ще раніше, на етапі розподілу молекул на атоми.
Звернемо увагу, що будь-яке поділ речовини вимагає витрат певної енергії. Так само, як при відрізанні від рейки невеликого шматочка заліза необхідні фізичні зусилля, відділення електрона від атома теж потребує докладання енергії ззовні. Відмінність полягає в тому, що якщо рейок можна пиляти довго і з перекурами, то відділення електрона від атома вимагає одноразового дії. Не можна це зробити в два етапи, як не можна перестрибнути через прірву, використовуючи потрійний стрибок.
Подібно речовині електромагнітне поле також складається з елементарних хвильових пакетов- квантів. Не може існувати поле з енергією менше, ніж енергія кванта. Однак кванти хвиль різних частот можуть дуже сильно відрізнятися один від одного, оскільки енергія кванта пропорційна частоті випромінювання. Наприклад, збільшивши частоту в десять разів, ми в стільки ж разів збільшуємо енергію квантів електромагнітного поля.
Сутність іонізуючого випромінювання полягає в тому, що енергія кванта виявляється достатньою для того, щоб відірвати електрон від атома. Необхідна для іонізації енергія для різних речовин різна. Тому і енергія квантів, а відповідно, і частота випромінювання при іонізації різних речовин потрібна різна. Деякі речовини здатні іонізуватися вже при інфрачервоному випромінюванні і видимому світлі. Цей ефект використовується в різних фотоелементах, фототранзисторах і т.д. Іонізація біологічної тканини може відбуватися при частотах, приблизно в десять разів перевищують частоту видимого світла. Прикладом такого випромінювання може служити рентгенівське, що представляє небезпеку для людини.
Біологічна тканина складається з досить складних молекул, кожна з яких може містити тисячі атомів. Проте кожна іонізована молекула є дефектною, оскільки її властивості можуть помітно відрізнятися від властивостей звичайної молекули. При тривалому впливі іонізуючого випромінювання кількість таких молекул накопичується, що може призвести до незворотних наслідків. Через здатність до накопичення дефектних молекул навіть дуже слабке іонізуюче випромінювання може становити серйозну небезпеку.
Квант енергії неіонізуючого випромінювання не здатний відірвати електрон від атома і тому не становить загрози для біологічної тканини. Особливо підкреслимо, що потужність випромінювання в цьому випадку не має значення, так як якщо для іонізації молекули потрібна певна енергія, то цього не зможуть зробити і мільйон квантів з удвічі меншою енергією.
Мікрохвильове випромінювання за шкалою частот розташоване нижче інфрачервоного, тому ніякого іонізуючого впливу на речовину не робить. Однак це зовсім не означає, що воно взагалі не є небезпечним. Будь-який вид енергії несе в собі певну загрозу, і ризик тим більше, чим вище рівень енергії і час її впливу. Наприклад, електрична батарейка і пінія високовольтної передачі містять в собі один і той же вид енергії, але ступінь ризику при роботі з ними змінюється від пренебрежимо малої до смертельно небезпечної. Можна отримувати задоволення, приймаючи сонячні ванни, але, якщо перестаратися, це може закінчитися опіком або сонячним ударом. Мікрохвильове випромінювання тут не виняток.
Працюючи з СВЧ обладнанням потужністю 100 Вт, у якого зламано все захисту і блокування, найгірше, що може трапитися, еквівалентно нагріванню тканин тіла нагрівачем такої ж потужності. Це може бути неприємно, але не смертельно. Аналогічна ситуація з обладнанням потужністю 100 кВт, перетворить суб'єкта, який опинився в невідповідний час в невідповідному місці, в попіл протягом кількох хвилин. Єдиною втіхою для скорботних родичів буде економія на крематорії.
Як правило, не буває чіткої межі між небезпечним і безпечним рівнем потужності. Вважається цілком безпечним напруга 36 В, при певних умовах може призвести до ураження електричним струмом. Тому в якості стандарту безпечного випромінювання приймається таке, яке ні за яких умов не може завдати шкоди.
Вплив НВЧ полів на біологічні об'єкти до кінця ще не вивчені. Є відомості про позитивний вплив мікрохвиль на насіння сільськогосподарських культур. Існують медичні апарати, що використовують мікрохвильову енергію для лікування різних захворювань.
У пресі були повідомлення про те, що так зване біополе є не що інше, як мікрохвильове випромінювання з довжиною хвилі близько 8 мм, (втім за достовірність цього автор поручитися не може). Основним біологічним впливом мікрохвильового випромінювання в даний час вважається підвищення температури тіла за рахунок поляризаційних ефектів. Для кількісної оцінки рівня випромінювання використовується параметр «щільність потужності», вимірюваний в ватах на квадратний сантиметр. Чутливість людського тіла до мікрохвильового випромінювання залежить від його частоти. Випромінювання міліметрового діапазону і більш високочастотну майже повністю поглинається шкірним покривом і може відчуватися при щільності потужності в кілька милливатт на квадратний сантиметр.
На частоті роботи мікрохвильової печі (2450 МГц) проникнення випромінювання всередину тіла становить кілька сантиметрів і вироблений ним нагрів відчувається при щільності потужності 20 - 50 мВт / см2 протягом декількох секунд.
Небезпека такого випромінювання укладена в можливості отримання внутрішніх опіків, які можуть бути набагато більш небезпечні, ніж звичайні опіки, оскільки організм до них менш пристосований. Особливо чутливі до таких опіків очі і яєчники, оскільки низький потік крові в цих частинах тіла практично не розсіює тепло. Зауважимо, що незворотні зміни в організмі можуть наступати при досягненні внутрішніми тканинами тіла температури вище 43 ° С. Мінімальна щільність випромінювання, при якій це може
статися, становить 20 мВт / см2. Наприклад, щільність випромінювання 100 мВт / см2 протягом тривалого часу може служити причиною очної катаракти і тимчасового безпліддя.
При щільності потужності, в десять і більше разів меншими, випромінювання вважається повністю безпечним. Наприклад, щільність випромінювання від телевізійної вишки, фактично виробляє таку ж дію на організм людини, як СВЧ, в деяких місцях становить одиниці милливатт на квадратний сантиметр, проте ми його ніяк не відчуваємо.
В даний час в світі існують два основні стандарти на рівень безпечного випромінювання. Один з них розроблений Американським Національним Інститутом Стандартів (ANSI) і пропонує вважати безпечним випромінювання з щільністю потужності в 10 мВт / см2. Для мікрохвильових печей стандартом є щільність потужності в 1 мВт / см2 на відстані 5 см від печі.
Європейський стандарт (в тому числі і російський) передбачає, що рівень щільності випромінювання не повинен перевищувати 10 мкВт (0.01 мВт) на квадратний сантиметр на відстані 50 см. Від джерела випромінювання (рис. 1).
Рис.1. Рівень безпечної щільності випромінювання від мікрохвильової печі
Причиною такої розбіжності стандартів послужили дослідження, виконані в Радянському Союзі в 80-х роках, за нетепловим впливу мікрохвиль на живі організми, особливо на нервову систему. Зареєстровані підвищена стомлюваність і безсоння у людей, які обслуговують високочастотне обладнання радіо- і телевізійних станцій. Нетеплове вплив спостерігався також на енцефалограмах кроликів.
Причини нетеплового впливу на біологічні об'єкти до кінця не вивчені; передбачається, що при цьому відбуваються зміни у властивостях макромолекул і нервових мембран. Однак відразу обмовимося: при тому рівні випромінювання, який допустимо прийнятим стандартом тобто більш ніж в тисячу разів меншим безпечного рівня з точки зору теплового впливу), вплив нетеплових ефектів не виявлено. Попутно зауважимо, що щільність випромінювання від стільникового телефону, приблизно на порядок перевищує випромінювання від мікрохвильової печі.
Все що випускаються печі задовольняють вимогам безпеки, а хороші мікрохвильові печі мають рівень випромінювання в десятки разів нижче допустимого. Однак деякі мікрохвильові печі з часом можуть перевищити допустимі норми щільності випромінювання, але до фатальних наслідків, тим не менш, це не призводить (якщо тільки це не дірки в корпусі або дверцятах).
До сих пір ми розглядали тільки негативний вплив мікрохвильового випромінювання на біологічні об'єкти. Це може створити у читача однобоке уявлення про предмет. Спробуємо вирівняти чашу терезів, зазначивши деякі переваги приготування їжі в мікрохвильовій печі.
Оскільки мікрохвильове випромінювання забезпечує дуже швидке приготування їжі і нагрівання її відбувається зсередини, зменшується руйнування містяться в продуктах вітамінів. У таблиці 1 наведені приклади ступеня збереження корисних вітамінів і порівняння з іншими способами приготування їжі.
Таблиця 1
Продукти Вітаміни В сирому вигляді Мікрохвильова піч Обсмажування Кип'ятіння Електрична піч Шпинат З 100% 82% 69% Капуста 100% 93% 73% Перець 100% 80% 79% Солодкий картопля 100% 88% 70% 35% Печені яблука 100% 82% 35 % Біфштекс У 100% 71% 68% Печена свинина 100% 66% 64%
Поглиблені лабораторні дослідження показали, що мікрохвильове випромінювання має стерилізує дією відносно стафілококів, кишкових паличок та інших мікроорганізмів. Причина цього ефекту полягає в тому, що температура всередині продуктів зростає дуже швидко при одночасному діелектричному нагріванні протеїнів мікроорганізмів.
Відбувається так званий «тепловий удар», що відправляє мікроорганізми в нокаут. В якості ілюстрації на рис. 2 показано порівняння стерилізуючого впливу звичайного і мікрохвильового нагріву на збудників сінної лихоманки.
Мал. 2. Ступінь виживання збудників сінної лихоманки при обробці продуктів звичайним способом і за допомогою мікрохвильового нагріву
Як легко бачити з малюнка, ефект стерилізації при використанні мікрохвильового випромінювання в сотні разів вище, ніж при звичайних способах приготування їжі.
Удачі в ремонті!
На все добре, пишіть to Elremont © 2007
