Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 2
Однозначной корре-
ляции уровня загара и степени биологической защиты организма в
настоящее время не установлено. Однако при длительном бескон-
трольном воздействии ультрафиолетового излучения (УФИ) кожа
человека утолщается и высыхает, при этом создается возможность
образования предраковых кератоз, склонных к злокачественному
разрастанию. Особенно биологически опасным является избыток
УФИ зоны «В» B80—320 нм), который, помимо кожных заболева-
ний, приводит к ослаблению иммунитета человека (повышению
вероятности сердечно-сосудистых заболеваний, токсическому й
канцерогенному эффекту, глазным заболеваниям, почечной не\'
достаточности и др.). Естественно, что контроль за биологически
активным УФИ является одной из важнейших задач радиациоН\'
ной экологии.
В основе биологического действия электромагнитного излуче\'
ния оптического диапазона лежит процесс фотовозбужденй*
118
Av ¦
Внутренний Наружный
сегмент сегмент
Рис. 2.14. Структура органа зрения:
/ — разрез глаза; 2 — колбочки; 3 — палочки; М — скопление митохондрий
электронных и колебательных уровней энергии атомов и молекул,
в результате чего существенно изменяется их реакционная способ-
ность. Последующие эффекты определяются фотохимическими
реакциями с участием возбужденных частиц. При этом наблюда-
ются или полезно приспособленные механизмы (фотосинтез, зре-
ние и др.), или различные нарушения, связанные с фотоокислени-
ем, фотоинактивацией, фотодеструкцией.
Рассмотрим в качестве примера биологического действия ви-
димой области спектра ЭМИ D000—7000 А, или 400—700 нм) про-
цесс формирования цветного изображения сетчатой оболочки
глаза человека, содержащей три слоя нервных клеток (нейронов),
оканчивающихся световоспринимающими рецепторами. Эти ре-
цепторы бывают двух типов: длинные и тонкие — палочки; широ-
кие и короткие — колбочки (рис. 2.14).
Строение сетчатки человека и позвоночных животных таково,
что светочувствительные клетки находятся в заднем слое сетчатки.
Прежде чем свет попадет на них, он должен пройти через несколь-
ко слоев нервных клеток. Мало того, сами палочки и колбочки
°РИентированы к свету своим внутренним сегментом, не содержа-
щим зрительного пигмента. Однако такая организация не снижает
сУЩественно чувствительности глаза к свету, так как нервные
^етки и внутренние сегменты самих светочувствительных клеток
прозрачны для видимого света.
Абсолютный порог чувствительности зрения человека (т. е.
Минимальная обнаруживаемая величина яркости светового пятна
РИ отсутствии светового фона и в условиях полной темновой
Даптации) равен 2,1—5,7 • 10~17Дж на поверхности роговицы гла-
а> Что соответствует 58—148 квантам сине-зеленого света. Из них
119
R
1,6-
1,4-
1,2-
1,0-
0,8-
0,6-
0,4-
0,2-
400
500
I
600
700 %, нм
Рис. 2.15. Спектральная чувствительность R (в отн. ед) цветочувствительных
рецепторов сетчатки глаза человека:
Д. — синечувствительные; R, — зеленочувствительные; ^ — красночувствительные
только 5—15 квантов поглощаются молекулами зрительного пиг-
мента в палочках сетчатки, а остальные «теряются».
Совокупность палочек представляет собой аппарат черно-бе-
лого зрения, работающий при малых яркостях. Совокупность кол-
бочек — универсальный аппарат как черно-белого, так и цветного
зрения. Колбочки различны по спектральной чувствительности,
по этой характеристике их делят на три группы:
— синечувствительные рецепторы, при их возбуждении в мозг
направляются сигналы, действие которых вызывает ощущение си-
него;
— зеленочувствительные рецепторы;
— красночувствительные рецепторы.
Кривые спектральной чувствительности соответствующих Ре\'
цепторов приведены на рис. 2.15. Эти зависимости показывают от-
носительные величины реакций на каждое из монохроматических
излучений постоянной мощности. Из рис. 8.2 следует, что короТ\'
коволновая часть спектра (приблизительно до 430 нм) раздраЖаеТ
только синечувствительные колбочки. Цвета излучений в указан-
ной части спектра воспринимаются с возрастанием длины волнЫ
только количественно, поскольку рецепторы других групп не Ра\'
ботают.
120
**
Рис. 2.16. Схема восприятия цвета отражающей поверхности:
рх — коэффициент отражения; Ф — мощность источника света; /^ — чувствительность ре-
цепторов
С 430 нм начинают реагировать и зеленочувствительные кол-
бочки. Цвет в зависимости от доли их участия в общей реакции
становится другим.
С 450 нм включается третья группа рецепторов — красночув-
ствительные. Дальнейшее изменение цветности с увеличением
длины волны понятно из рисунка.
Таким образом, цветность определяется относительным вкла-
дом рецепторов каждого типа в суммарную реакцию. Если же все
три вклада равны, то цвет воспринимается как белый, серый или
черный, если возбуждение слишком мало. Эти ахроматические
Цвета, не имеющие качественных различий, могут быть равными
или неравными только по светлоте, которая зависит от суммарной
Реакции рецепторов.
Схема восприятия цвета некоторой отражающей поверхности
Приведена на рис. 2.16.
Световой поток, испускаемый источником /, например Солн-
, распределен по спектру так, как показывает кривая 1. По-
ВеРхность //наблюдаемого предмета отражает свет в соответствии
z Распределением ее коэффициента отражения по длинам волн
кривая 2). Тогда спектральный состав излучения, попадающего в
Лаз /д находится умножением ординат р^ и Фох (кривая 3). Попав
а сетчатую оболочку глаза, излучение вызывает реакции рецепто-
°в IV. Их возбуждение вызывает ощущение красного, зеленого и
121
синего цветов; в соответствии с этим они обозначены буквами V
3, С. Характеристики их спектральной чувствительности — гра\'
фики 4, 5 и 6.
Реакции приемников-рецепторов зависят от мощностей, пр^
ходящих на соответствующие участки спектра, и выражаются за-
висимостями 7, 8и 9, полученными умножением кривой 3 на крцч
вые 4, 5 и 6. Полные величины реакций пропорциональны за-
штрихованным площадям, то есть интегральным значения^
функций 7, 8 я 9. В нашем примере излучение вызвало наиболь-
шую реакцию приемника 3, наименьшую — С. Сигналы о величи-
не каждой из них передаются в мозг V, вызывая ощущения красно-
го, зеленого и синего цветов. Эти элементарные ощущения скла-
дываются в единое, возникает ощущение цвета поверхности //.
Рассмотренная схема, естественно, не отражает всей сложно-
сти процессов формирования цветного ощущения, в которое вме-
шивается сознание, психические факторы. Однако она позволяет
понять соотношение между физической и физиологической сто-
ронами рассматриваемого явления.
При более низких частотах по сравнению со световым диапазо-
ном переходим в радиодиапазон. Для радиодиапазона A03-
10й Гц) наиболее актуальными являются техногенные ЭМИ. В ча-
стности, энергия электромагнитных полей радиодиапазона широ-
ко используется в промышленности и сельском хозяйстве. При
этом уровни интенсивности излучений с каждым годом возраста-
ют по сравнению с фоном (радиофоном) нашей планеты. Электро-
магнитное поле радиочастот стало новым фактором окружающей
среды.
Опубликованные данные свидетельствуют о том, что электро-
магнитное поле является мощным физическим раздражителем,
который может вызвать функциональные и органические наруше-
ния всех систем организма. В связи с этим необходимо вести по-
стоянный контроль за уровнем интенсивности полей от источни-
ков излучения, а также владеть методами математического расчета
напряженности электромагнитного поля. Это имеет большое зна-
чение при выборе оптимальных гигиенических условий для разМв\'
щения радиостанций вблизи населенных мест, организации санИ\'
тарно-защитных зон для охраны населения от вредного воздейс?\'
вия полей. Принято биологические оценки проводить по электр11
ческой составляющей ЭМИ.
Основным элементом защиты от ЭМИ радиочастотного 0
пазона следует считать нормативы «Санитарные правила и **
(СанПиН) 2.2.4/2.1.8.055-96» (табл. 2.3).
122
г
Таблица 2.3
Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия ЭМИ радиочастотного
Название
ев
кв
укв
евч
диапазона
Диапазон частот
30-300 кГц
0,3-3 МГц
3-30 МГц
30-300 МГц
ЗООМГц-ЗООГГц
на человека
Длина волны, м
10 000-100
1000-100
100-10
10-1
1-1 • 10~3
ПДУ
20 В/м
10 В/м
4 В/м
2 В/м
10 мкВт/см2
Правильно обоснованные ПДУ позволяют не только сохра-
нить здоровье, но и обеспечить достаточно надежный уровень ра-
ботоспособности, избежать ненужных психологических травм.
ляции уровня загара и степени биологической защиты организма в
настоящее время не установлено. Однако при длительном бескон-
трольном воздействии ультрафиолетового излучения (УФИ) кожа
человека утолщается и высыхает, при этом создается возможность
образования предраковых кератоз, склонных к злокачественному
разрастанию. Особенно биологически опасным является избыток
УФИ зоны «В» B80—320 нм), который, помимо кожных заболева-
ний, приводит к ослаблению иммунитета человека (повышению
вероятности сердечно-сосудистых заболеваний, токсическому й
канцерогенному эффекту, глазным заболеваниям, почечной не\'
достаточности и др.). Естественно, что контроль за биологически
активным УФИ является одной из важнейших задач радиациоН\'
ной экологии.
В основе биологического действия электромагнитного излуче\'
ния оптического диапазона лежит процесс фотовозбужденй*
118
Av ¦
Внутренний Наружный
сегмент сегмент
Рис. 2.14. Структура органа зрения:
/ — разрез глаза; 2 — колбочки; 3 — палочки; М — скопление митохондрий
электронных и колебательных уровней энергии атомов и молекул,
в результате чего существенно изменяется их реакционная способ-
ность. Последующие эффекты определяются фотохимическими
реакциями с участием возбужденных частиц. При этом наблюда-
ются или полезно приспособленные механизмы (фотосинтез, зре-
ние и др.), или различные нарушения, связанные с фотоокислени-
ем, фотоинактивацией, фотодеструкцией.
Рассмотрим в качестве примера биологического действия ви-
димой области спектра ЭМИ D000—7000 А, или 400—700 нм) про-
цесс формирования цветного изображения сетчатой оболочки
глаза человека, содержащей три слоя нервных клеток (нейронов),
оканчивающихся световоспринимающими рецепторами. Эти ре-
цепторы бывают двух типов: длинные и тонкие — палочки; широ-
кие и короткие — колбочки (рис. 2.14).
Строение сетчатки человека и позвоночных животных таково,
что светочувствительные клетки находятся в заднем слое сетчатки.
Прежде чем свет попадет на них, он должен пройти через несколь-
ко слоев нервных клеток. Мало того, сами палочки и колбочки
°РИентированы к свету своим внутренним сегментом, не содержа-
щим зрительного пигмента. Однако такая организация не снижает
сУЩественно чувствительности глаза к свету, так как нервные
^етки и внутренние сегменты самих светочувствительных клеток
прозрачны для видимого света.
Абсолютный порог чувствительности зрения человека (т. е.
Минимальная обнаруживаемая величина яркости светового пятна
РИ отсутствии светового фона и в условиях полной темновой
Даптации) равен 2,1—5,7 • 10~17Дж на поверхности роговицы гла-
а> Что соответствует 58—148 квантам сине-зеленого света. Из них
119
R
1,6-
1,4-
1,2-
1,0-
0,8-
0,6-
0,4-
0,2-
400
500
I
600
700 %, нм
Рис. 2.15. Спектральная чувствительность R (в отн. ед) цветочувствительных
рецепторов сетчатки глаза человека:
Д. — синечувствительные; R, — зеленочувствительные; ^ — красночувствительные
только 5—15 квантов поглощаются молекулами зрительного пиг-
мента в палочках сетчатки, а остальные «теряются».
Совокупность палочек представляет собой аппарат черно-бе-
лого зрения, работающий при малых яркостях. Совокупность кол-
бочек — универсальный аппарат как черно-белого, так и цветного
зрения. Колбочки различны по спектральной чувствительности,
по этой характеристике их делят на три группы:
— синечувствительные рецепторы, при их возбуждении в мозг
направляются сигналы, действие которых вызывает ощущение си-
него;
— зеленочувствительные рецепторы;
— красночувствительные рецепторы.
Кривые спектральной чувствительности соответствующих Ре\'
цепторов приведены на рис. 2.15. Эти зависимости показывают от-
носительные величины реакций на каждое из монохроматических
излучений постоянной мощности. Из рис. 8.2 следует, что короТ\'
коволновая часть спектра (приблизительно до 430 нм) раздраЖаеТ
только синечувствительные колбочки. Цвета излучений в указан-
ной части спектра воспринимаются с возрастанием длины волнЫ
только количественно, поскольку рецепторы других групп не Ра\'
ботают.
120
**
Рис. 2.16. Схема восприятия цвета отражающей поверхности:
рх — коэффициент отражения; Ф — мощность источника света; /^ — чувствительность ре-
цепторов
С 430 нм начинают реагировать и зеленочувствительные кол-
бочки. Цвет в зависимости от доли их участия в общей реакции
становится другим.
С 450 нм включается третья группа рецепторов — красночув-
ствительные. Дальнейшее изменение цветности с увеличением
длины волны понятно из рисунка.
Таким образом, цветность определяется относительным вкла-
дом рецепторов каждого типа в суммарную реакцию. Если же все
три вклада равны, то цвет воспринимается как белый, серый или
черный, если возбуждение слишком мало. Эти ахроматические
Цвета, не имеющие качественных различий, могут быть равными
или неравными только по светлоте, которая зависит от суммарной
Реакции рецепторов.
Схема восприятия цвета некоторой отражающей поверхности
Приведена на рис. 2.16.
Световой поток, испускаемый источником /, например Солн-
, распределен по спектру так, как показывает кривая 1. По-
ВеРхность //наблюдаемого предмета отражает свет в соответствии
z Распределением ее коэффициента отражения по длинам волн
кривая 2). Тогда спектральный состав излучения, попадающего в
Лаз /д находится умножением ординат р^ и Фох (кривая 3). Попав
а сетчатую оболочку глаза, излучение вызывает реакции рецепто-
°в IV. Их возбуждение вызывает ощущение красного, зеленого и
121
синего цветов; в соответствии с этим они обозначены буквами V
3, С. Характеристики их спектральной чувствительности — гра\'
фики 4, 5 и 6.
Реакции приемников-рецепторов зависят от мощностей, пр^
ходящих на соответствующие участки спектра, и выражаются за-
висимостями 7, 8и 9, полученными умножением кривой 3 на крцч
вые 4, 5 и 6. Полные величины реакций пропорциональны за-
штрихованным площадям, то есть интегральным значения^
функций 7, 8 я 9. В нашем примере излучение вызвало наиболь-
шую реакцию приемника 3, наименьшую — С. Сигналы о величи-
не каждой из них передаются в мозг V, вызывая ощущения красно-
го, зеленого и синего цветов. Эти элементарные ощущения скла-
дываются в единое, возникает ощущение цвета поверхности //.
Рассмотренная схема, естественно, не отражает всей сложно-
сти процессов формирования цветного ощущения, в которое вме-
шивается сознание, психические факторы. Однако она позволяет
понять соотношение между физической и физиологической сто-
ронами рассматриваемого явления.
При более низких частотах по сравнению со световым диапазо-
ном переходим в радиодиапазон. Для радиодиапазона A03-
10й Гц) наиболее актуальными являются техногенные ЭМИ. В ча-
стности, энергия электромагнитных полей радиодиапазона широ-
ко используется в промышленности и сельском хозяйстве. При
этом уровни интенсивности излучений с каждым годом возраста-
ют по сравнению с фоном (радиофоном) нашей планеты. Электро-
магнитное поле радиочастот стало новым фактором окружающей
среды.
Опубликованные данные свидетельствуют о том, что электро-
магнитное поле является мощным физическим раздражителем,
который может вызвать функциональные и органические наруше-
ния всех систем организма. В связи с этим необходимо вести по-
стоянный контроль за уровнем интенсивности полей от источни-
ков излучения, а также владеть методами математического расчета
напряженности электромагнитного поля. Это имеет большое зна-
чение при выборе оптимальных гигиенических условий для разМв\'
щения радиостанций вблизи населенных мест, организации санИ\'
тарно-защитных зон для охраны населения от вредного воздейс?\'
вия полей. Принято биологические оценки проводить по электр11
ческой составляющей ЭМИ.
Основным элементом защиты от ЭМИ радиочастотного 0
пазона следует считать нормативы «Санитарные правила и **
(СанПиН) 2.2.4/2.1.8.055-96» (табл. 2.3).
122
г
Таблица 2.3
Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия ЭМИ радиочастотного
Название
ев
кв
укв
евч
диапазона
Диапазон частот
30-300 кГц
0,3-3 МГц
3-30 МГц
30-300 МГц
ЗООМГц-ЗООГГц
на человека
Длина волны, м
10 000-100
1000-100
100-10
10-1
1-1 • 10~3
ПДУ
20 В/м
10 В/м
4 В/м
2 В/м
10 мкВт/см2
Правильно обоснованные ПДУ позволяют не только сохра-
нить здоровье, но и обеспечить достаточно надежный уровень ра-
ботоспособности, избежать ненужных психологических травм.