Wie elektromagnetische Felder von Freileitungen Menschen, Tiere und Pflanzen beeinflussen

Der biologische Einfluss elektrischer und magnetischer Felder auf den Organismus von Mensch und Tier ist vielfach erforscht. Die beobachteten Effekte, sofern sie auftreten, sind noch unklar und schwer zu definieren, sodass dieses Thema weiterhin relevant bleibt.

Die Magnetfelder unseres Planeten haben einen doppelten Ursprung – natürlichen und anthropogenen. Natürliche Magnetfelder, sogenannte magnetische Stürme, entstehen in der Magnetosphäre der Erde. Anthropogene magnetische Störungen decken ein kleineres Gebiet ab als natürliche, ihre Ausprägung ist jedoch viel intensiver und verursacht daher spürbarere Schäden. Durch technische Aktivitäten erzeugt der Mensch künstliche elektromagnetische Felder, die hunderte Male stärker sind als das natürliche Magnetfeld der Erde. Quellen anthropogener Strahlung sind: leistungsstarke Funkgeräte, Elektrofahrzeuge, Stromleitungen.

Frequenzbereich und Wellenlängen einiger Quellen elektromagnetischer Strahlung

Einer der stärksten Krankheitserreger Elektromagnetische Wellen — Industriefrequenzströme (50 Hz).So kann die Stärke des elektrischen Feldes direkt unter der Stromleitung mehrere tausend Volt pro Meter Boden erreichen, wobei aufgrund der Eigenschaft, die Spannung vom Boden abzubauen, bereits in einer Entfernung von 100 m von der Leitung die Intensität stark abnimmt bis zu mehreren zehn Volt pro Meter.

Untersuchungen zur biologischen Wirkung eines elektrischen Feldes haben ergeben, dass es bereits bei einer Stärke von 1 kV/m eine negative Wirkung auf das menschliche Nervensystem hat, was wiederum zu Störungen des endokrinen Apparats und des Stoffwechsels im Körper führt (Kupfer). , Zink, Eisen und Kobalt) stört physiologische Funktionen: Herzfrequenz, Blutdruck, Gehirnaktivität, Stoffwechselprozesse und Immunaktivität.

Seit 1972 erscheinen Veröffentlichungen, in denen die Wirkung elektrischer Felder mit einer Intensität über 10 kV/m auf Mensch und Tier betrachtet wird.

Magnetische Feldstärke proportional zum Strom und umgekehrt proportional zur Entfernung; Die elektrische Feldstärke ist proportional zur Spannung (Ladung) und umgekehrt proportional zur Entfernung. Die Parameter dieser Felder hängen von der Spannungsklasse, den Konstruktionsmerkmalen und den geometrischen Abmessungen der Hochspannungsleitung ab. Das Erscheinen einer starken und ausgedehnten Quelle elektromagnetischer Felder führt zu einer Veränderung der natürlichen Faktoren, die das Ökosystem gebildet haben. Elektrische und magnetische Felder können im menschlichen Körper Oberflächenladungen und Ströme induzieren.

Studien zeigen, dass der durch ein elektrisches Feld induzierte maximale Strom im menschlichen Körper viel höher ist als der durch ein magnetisches Feld verursachte Strom.Somit zeigt sich die schädliche Wirkung eines Magnetfeldes erst bei seiner Stärke von etwa 200 A/m, die in einem Abstand von 1-1,5 m von den Phasenleitungsdrähten auftritt und nur für Servicepersonal bei Arbeiten unter Spannung gefährlich ist. Dieser Umstand ließ den Schluss zu, dass es unter Stromleitungen keine biologische Wirkung industrieller Frequenzmagnetfelder auf Menschen und Tiere gibt. Somit ist das elektrische Feld von Stromleitungen der wichtigste biologisch wirksame Faktor für eine ausgedehnte Energieübertragung, der zu einem Hindernis für die Bewegung verschiedener Arten der Wasser- und Landfauna werden kann.

Stromleitungen aus elektrischen und magnetischen Feldern, die auf eine Person einwirken, die unter einer Wechselstrom-Freileitung steht

Aufgrund der Konstruktionsmerkmale der Stromübertragung (Leiterdurchhang) tritt der größte Einfluss des Feldes in der Abschnittsmitte auf, wo die Spannung für Super- und Höchstspannungsleitungen in Personenhöhe 5 – 20 kV beträgt / m und höher, je nach Spannungsklasse und Leitungsausführung.

An den Stützen, wo die Höhe der Aufhängung der Drähte am größten ist und die Abschirmwirkung der Stützen wirkt, ist die Feldstärke am geringsten. Da sich Menschen, Tiere und Transportmittel unter den Drähten von Stromleitungen befinden können, ist es notwendig, die möglichen Folgen eines langen und kurzfristigen Aufenthalts von Lebewesen in einem elektrischen Feld unterschiedlicher Stärke abzuschätzen.

Am empfindlichsten gegenüber elektrischen Feldern sind Huftiere und Menschen in Schuhen, die sie vom Boden isolieren. Auch Tierhufe sind gute Isolatoren.In diesem Fall kann das induzierte Potential 10 kV erreichen und der Stromimpuls durch den Körper bei Berührung eines geerdeten Gegenstandes (Buschzweig, Grashalm) beträgt 100-200 μA. Solche Stromimpulse sind zwar ungefährlich für den Körper, doch die Unannehmlichkeiten führen dazu, dass Huftiere im Sommer Hochspannungsleitungen meiden.

Bei der Einwirkung eines elektrischen Feldes auf einen Menschen spielen die durch seinen Körper fließenden Ströme eine dominierende Rolle. Dies wird durch die hohe Leitfähigkeit des menschlichen Körpers bestimmt, in dem die Organe, in denen Blut und Lymphe zirkulieren, vorherrschen.

Derzeit haben Experimente an Tieren und menschlichen Freiwilligen gezeigt, dass die Stromdichte mit einer Leitfähigkeit von 0,1 μA/cm und weniger die Funktion des Gehirns nicht beeinträchtigt, da die normalerweise im Gehirn fließenden gepulsten Bioströme die Dichte von deutlich übersteigen ein solcher Leitfähigkeitsstrom.

Bei einer Stromdichte von 1 μA/cm wird in den Augen einer Person ein Flackern von Lichtkreisen beobachtet, höhere Stromdichten erfassen bereits die Schwellenwerte der Stimulation von Sinnesrezeptoren sowie Nerven- und Muskelzellen, was dazu führt Angst und unwillkürliche motorische Reaktionen.

Für den Fall, dass eine Person vom Boden isolierte Gegenstände im Bereich eines elektrischen Feldes erheblicher Intensität berührt, hängt die Stromdichte im Bereich des Herzens stark vom Zustand der Rahmenbedingungen (Art der Schuhe, Zustand des Bodens etc.), kann diese Werte aber bereits erreichen.

Bei dem maximalen Strom entsprechend Emax == 15 kV/m (6,225 mA) fließt ein bestimmter Teil dieses Stroms durch den Kopfbereich (ca. 1/3) und der Kopfbereich (ca. 100 cm) beträgt die Stromdichte< 0,1 μA/cm, was die Zulässigkeit der akzeptierten Stärke von 15 kV/m unter den Freileitungsleitern bestätigt.

Für die menschliche Gesundheit besteht das Problem darin, den Zusammenhang zwischen der im Gewebe induzierten Stromdichte und der magnetischen Induktion des externen Feldes V zu bestimmen. Berechnung der Stromdichte

Es wird dadurch erschwert, dass sein genauer Verlauf von der Verteilung der Leitfähigkeit y im Körpergewebe abhängt.

So wird die spezifische Leitfähigkeit des Gehirns in = 0,2 cm / m und des Herzmuskels in = 0,25 cm / m bestimmt. Wenn der Radius des Kopfes 7,5 cm und der Radius des Herzens 6 cm beträgt, dann ist das Produkt Es stellt sich heraus, dass yR in beiden Fällen gleich ist. Daher kann eine Darstellung der Stromdichte in der Peripherie von Herz und Gehirn gegeben werden.

Es wurde festgestellt, dass die gesundheitlich unbedenkliche magnetische Induktion bei einer Frequenz von 50 oder 60 Hz etwa 0,4 mT beträgt. In Magnetfeldern (von 3 bis 10 mTl, f = 10 – 60 Hz) wird das Auftreten leichter Schwingungen beobachtet, ähnlich denen, die beim Drücken des Augapfels auftreten.

Die im menschlichen Körper durch ein elektrisches Feld mit der Intensität E induzierte Stromdichte wird wie folgt berechnet:

° Mit unterschiedlichen k-Koeffizienten für die Gehirn- und Herzregionen.

Der Wert von k =3-10-3 cm / Hzm.

Laut deutschen Wissenschaftlern beträgt die Feldstärke, bei der die Vibration der Haare bei 5 % der getesteten Männer spürbar ist, 3 kV/m, bei 50 % der getesteten Männer beträgt sie 20 kV/m. Derzeit gibt es keine Hinweise darauf, dass die durch die Einwirkung des Feldes verursachten Empfindungen schädliche Auswirkungen haben. Hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen Stromdichte und biologischem Einfluss lassen sich vier Bereiche unterscheiden, die in der Tabelle dargestellt sind.

J, μA/cm Beobachtete Effekte 0,1 Nein 1,0 Flackernde Lichtkreise in den Augen 10-50 Akute neuralgische Symptome, ähnlich denen, die durch einen Stromschlag verursacht werden mehr als 100 Erhöhte Wahrscheinlichkeit von Kammerflimmern, Herzstillstand, anhaltendem Krampf der Atemmuskulatur, schwere Verbrennungen

Der letztgenannte Bereich des aktuellen Dichtewerts bezieht sich auf Belichtungszeiten in der Größenordnung eines Herzzyklus, d. h. ca. 1 s pro Person. Bei kürzeren Expositionen liegen die Schwellenwerte höher. Um den Schwellenwert der Feldstärke zu bestimmen, wurden physiologische Untersuchungen an Menschen unter Laborbedingungen bei einer Stärke von 10 bis 32 kV/m durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass bei einer Spannung von 5 kV/m 80 % der Menschen bei Entladungen beim Berühren geerdeter Gegenstände keine Schmerzen verspüren. Dieser Wert gilt als maßgebend bei Arbeiten in elektrischen Anlagen ohne den Einsatz von Schutzmitteln.

Die Abhängigkeit der zulässigen Verweildauer einer Person in einem elektrischen Feld mit einer Intensität E größer als dem Schwellenwert wird durch die Gleichung angenähert

Die Erfüllung dieses Zustands gewährleistet die Selbstwiederherstellung des physiologischen Zustands des Körpers im Laufe des Tages ohne Restreaktionen und funktionelle oder pathologische Veränderungen.

Machen wir uns mit den wichtigsten Ergebnissen der von sowjetischen und ausländischen Wissenschaftlern durchgeführten Forschung zu den biologischen Auswirkungen elektrischer und magnetischer Felder vertraut.

Auswirkungen elektrischer Felder auf das Personal

Während der Studien wurde jedem Arbeiter ein integrierendes Dosimeter am oberen Unterarm angebracht.Es wurde festgestellt, dass die durchschnittliche tägliche Exposition für Arbeiter an Hochspannungsleitungen zwischen 1,5 kV/(m-h) und 24 kV/(m-h) liegt. In sehr seltenen Fällen werden Maximalwerte festgestellt. Aus den Daten der Studie lässt sich schließen, dass kein Zusammenhang zwischen der Feldexposition und dem allgemeinen Gesundheitszustand des Menschen erkennbar ist.

Freileitungen und Krebs bei Kindern

In Wohngebäuden Magnetfeld kann durch elektrische Haushaltsgeräte und Leitungen, Erdkabel im Freien und Freileitungen entstehen. Die Untersuchungs- und Kontrollstandorte befanden sich in Abständen von 25 m neben der Freileitung, wobei der Risikograd in einer Entfernung von mehr als 100 m von der Leitung als Einheit angenommen wurde.

Diese Ergebnisse stützen nicht die Hypothese, dass Netzfrequenz-Magnetfelder das Auftreten von Krebs bei Kindern beeinflussen.

Elektrostatische Wirkung auf menschliche und tierische Haare

Die Studie wurde im Zusammenhang mit der Hypothese durchgeführt, dass der Einfluss des von der Hautoberfläche wahrgenommenen Feldes durch die Einwirkung elektrostatischer Kräfte auf das Haar verursacht wird. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die Testperson bei einer Feldstärke von 50 kV/m einen mit Haarvibrationen verbundenen Juckreiz verspürte, der mit speziellen Geräten aufgezeichnet wurde.

Wirkung elektrischer Felder auf Pflanzen

Die Experimente wurden in einer speziellen Kammer in einem unverzerrten Feld mit einer Intensität von 0 bis 50 kV/m durchgeführt. Je nach Pflanzenkonfiguration und anfänglichem Feuchtigkeitsgehalt wurden bei Expositionen von 20 bis 50 kV/m leichte Schäden am Blattgewebe festgestellt. Bei Pflanzenteilen mit scharfen Kanten wurde Gewebenekrose beobachtet.Dicke Pflanzen mit einer glatten, abgerundeten Oberfläche werden bei einer Spannung von 50 kV/m nicht beschädigt. Der Schaden entsteht durch die Krone an den hervorstehenden Pflanzenteilen. Bei den schwächsten Pflanzen wird der Schaden 1-2 Stunden nach der Exposition beobachtet. Wichtig ist, dass bei Weizenkeimlingen mit sehr scharfen Enden die Krone und Schäden bereits bei einer relativ niedrigen Spannung von 20 kV/m erkennbar waren. Dies ist die niedrigste Schwelle für eine Beeinträchtigung in Studien.

Der wahrscheinlichste Mechanismus der Schädigung von Pflanzengewebe ist thermischer Natur. Gewebeschäden treten auf, wenn die Feldstärke hoch genug wird, um eine Korona auszulösen, und ein hochdichter Koronastrom durch die Spitze des Blattes fließt. Die in diesem Fall über den Widerstand des Blattgewebes freigesetzte Wärme führt zum Absterben einer schmalen Schicht von Zellen, die relativ schnell Wasser verlieren, austrocknen und schrumpfen. Dieses Verfahren weist jedoch eine Einschränkung auf und der Anteil der getrockneten Pflanzenoberfläche ist gering.

Die Wirkung des elektrischen Feldes auf Tiere

Die Forschung wurde in zwei Richtungen durchgeführt: Forschung auf der Ebene des Biosystems und Forschung der Schwellenwerte der erkannten Einflüsse. Bei Hühnern, die auf einem Feld mit einer Spannung von 80 kV/m platziert wurden, wurden Gewichtszunahme, Lebensfähigkeit und niedrige Sterblichkeit festgestellt. Die Feldwahrnehmungsschwelle wurde an Brieftauben gemessen. Es wurde gezeigt, dass Tauben über Mechanismen zur Erkennung schwacher elektrischer Felder verfügen. Es wurden keine genetischen Veränderungen beobachtet. Es wird darauf hingewiesen, dass Tiere, die in einem hochintensiven elektrischen Feld leben, je nach den Bedingungen des Experiments aufgrund äußerer Faktoren einen Minischock erleiden können, der zu einer gewissen Angst und Aufregung bei den getesteten Personen führen kann.

In einer Reihe von Ländern gibt es Vorschriften, die Feldstärkegrenzen im Bereich von Freileitungen begrenzen. In Spanien wird eine maximale Spannung von 20 kV/m empfohlen, in Deutschland gilt dieser Wert derzeit als Grenzwert.

Das öffentliche Bewusstsein für die Wirkung des elektromagnetischen Feldes auf lebende Organismen nimmt weiter zu, und ein gewisses Interesse und Bedenken hinsichtlich dieser Wirkung werden zu weiterer relevanter medizinischer Forschung führen, insbesondere bei Menschen, die in der Nähe von Freileitungen leben.

Weitere Informationen zu diesem Thema:

V. I. Tschechow „Umweltaspekte der Stromübertragung“ (zum Herunterladen des Buches – Zip, DjVu)

Das Buch bietet eine allgemeine Beschreibung der Umweltauswirkungen von Freileitungen. Die Fragen der Berechnung der maximalen Stärke des elektrischen Feldes unter der Wechselstromleitung und der Methoden zu seiner Reduzierung, der Abweisung von Grundstücken unter der Trasse, die Auswirkungen des elektromagnetischen Feldes auf Menschen, Flora und Fauna durch das Auftreten von Funk- und akustischem Lärm gelten als. Berücksichtigt werden die Besonderheiten der Umweltauswirkungen von Gleichstromleitungen und Höchstspannungskabelleitungen.

Siehe auch zu diesem Thema: Schutz einer Person vor der Einwirkung elektromagnetischer Strahlung