TRƯỜNG ĐIỆN TỪ MỘT SỐ BỆNH CÓ THỂ GẶP KHI TIẾP XÚC VỚI MÔI TRƯỜNG VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ MỘT SỐ BỆNH CÓ THỂ GẶP KHI TIẾP XÚC VỚI MÔI TRƯỜNG VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH

GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 1 Phần MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài : 1.1.1. Hoàn cảnh thực tế: Trong thời đại khoa học kó thuật phát triển mạnh mẽ như hiện nay, đời sống con người ngày càng được nâng cao, con người càng ngày càng tiếp xúc với các dụng cụ điện: tivi, lò vi ba cũng như các phương tiện thông tin như điện thoại di động, ra đa…Đồng nghóa với việc tiếp xúc ngày càng nhiều với trường điện từ (bức xạ không ion hóa). Chất lượng cuộc sống càng cao , con người càng quan tâm đến vấn đề sức khỏe bản thân và cộng đồng. Người ta càng ngày càng tập trung nghiên cứu về các tác động của môi trường xung quanh lên con người. Đã có nhiều nghiên cứu xoay quanh các ảnh hưởng của bức xạ ion hóa, tuy nhiên gần đây thì vấn đề bức xạ không bò ion hóa mới được quan tâm(trường điện từ). Đứng trước thực trạng đó_là sinh viên Vật Lý _chúng em thấy việc tìm hiểu ảnh hưởng của trường điện từ lên cơ thể sinh vật là cần thiết. Đây cũng chính là lý do người viết đã chọn đề tài “Trường điện từ –Một số bệnh có thể gặp khi tiếp xúc với trường và các biện pháp phòng tránh” làm luận văn tốt nghiệp ra trường. 1.1.2. Mục đích của đề tài: Qua đề tài này người viết muốn góp phần tìm hiểu ảnh hưởng của trường điện từ lên vật thể sinh học hay chính xác hơn là thông qua lý thuyết về trường điện từ và một số tính chất và đặc điểm của các vật thể sinh học để đưa ra một số ảnh hưởng của trường điện từ lên cơ thể sinh vật trong các điều kiện nhất đònh và cuối cùng là các biện pháp đã và đang được áp dụng nhằm hạn chế tác hại của trường điện từ lên môi trường xung quanh. GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 2 1.1.3. Giới hạn của đề tài: Đây là một vấn đề lớn và phức tạp đòi hỏi phải có sự nghiên cứu lâu dài, mặt khác kiến thức của đề tài này nằm trong phần tiếp giáp giữa hai môn khoa học là L _Sinh, với thời gian nghiên cứu và trình độ còn hạn chế, nên đề tài của người viết chỉ dừng lại ở mức độ tìm hiểu cũng “sơ lược” về một số ảnh hưởng của trường điện từ . 2.Các giả thuyết của đề tài: Trường điện từ luôn tồn tại xung quanh chúng ta , trong cả môi trường làm việc và cả môi trưòng sinh sống. Vấn đề đặt ra là, liệu chúng ta có được an toàn trong môi trường này hay không? Các yếu tố nào của trường điện từ đã tác động lên cơ thể của chúng ta? Những nguồn bức xạ nào là đáng kể? Ảnh hưởng như thế nào là nguy hiểm? Và câu hỏi cuối cùng đặt ra là nếu nguy hiểm này là có thật , thì chúng ta có cách nào để tránh những ảnh hưởng có thật nhưng vô hình này? Trong phạm vi nhỏ hẹp của một luận văn tốt nghiệp, người viết sẽ cốá gắng trình bày và giải quyết các vấn đề đã nêu trên dựa theo những kiến thức đã có cũng như tham khảo những công trình nghiên cứu của những người đi trước. 3.Các Thuật Ngữ Quan Trọng Trong Đề Tài: _IRPA (Internation Radiational Protection Association): _ TEM (Transverse Electromactic Wave) : Sóng điện từ ngang. _ RF (Radio Frequency) : Tần số vô tuyến. _ WHO (World Health Organzation) : Tổ chức sức khỏe thế giới. _ ANSI ( American National Standards Institute) : Viện tiêu chuẩn an toàn Mỹ. _ NIOSH (National Institute of Occupational Safety) : Tổ chức an toàn sức khỏe và nghề nghiệp. _ SAR (Specific Absorption Rate) : Mức độ đặc trưng hấp thu. _ MW ( Microwave) :Vi sóng. GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 3 _ EIRP ( Equivalent Isotropicall Radiated Power) : Công suất bức xạ vô hướng tương đương. _ EHF (Extremely High Frequency) : Dãi tần cực cao. _ ELF (Extremely Low Frequency ) : Dãi tần cực thấp. _ UHF (Ultra_High Frequency) : Siêu cao tần. _ VHF (Very High Frequency) : Tần số rất cao. _ VF (Voice Frequency) : Tần số âm thanh. _ LF (Low Frequency) : Tần số thấp. _ MF (Medium Frequency) : Tần số trung. _ TDS (Trime_Domain Technique) : Kính quang phổ. _ RF sealers :Máy dập nhựa. _ Vivo :Tế bào sống _ Vitro :Tế bào trong ống nghiệm. GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 4 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ Hiện nay truyền hình , lò vi sóng .con người không những làm việc trong trường điện từ mà còn sống trong môi trường có trường điện từ do các tiện nghi sinh hoạt gây ra. Nhìn chung trường điện từ không chỉ có mặt nơi công sở mà nó hiện diện khắp nơi ngay cả trong nhà với sự phát triển của khoa học kó thuật làm xuất hiện hàng loạt các thiết bò thông tin liện lạc từ xa, các tiện nghi sinh hoạt như radio,vô tuyến của chúng ta. Do đó vấn đề ảnh hưởng của trường điện từ cần được quan tâm, nghiên cứu nhiều hơn để làm hạn chế bớt những tác hại do trường điện từ gây ra. Đã có những nghiên cứu được thực hiện xoay quanh vấn đề này: _ Các nhà nghiên cứu thuộc Viện Thần Kinh Não Bộâ và Viện Sinh Lý hàn lâm Liên Bang Nga dưới sự lãnh đạo của tiến só Natalia Lebedeva đã chứng minh rằng có sự tồn tại ảnh hưởng của sóng điện từ lên não bộ, khi nghiên cứu ảnh hưởng của điện thoại di động đến sức khỏe.(Phụ lục , trang 63) _ Theo các nghiên cứu được tiến hành gần đây ở Anh, trạm biến thế sinh ra một trường điện từ rất mạnh, có thể gây ung thư.(Phụ lục , trang 66) _ Theo nghiên cứu kéo dài tám năm của Anh về ảnh hưởng của trường điện từ trên các đường dây điện trên không và các thiết bò dân dụng đa õchứng tỏ rằng nó làm tăng khả năng mắc bệnh ung thư.(Phụ lục , trang 61) _ Gần đây Giáo sư- Tiến só Nguyễn Mạnh Liên và các cộng sự ở học viện Quân Y tiến hành đề tài nghiên cứu “Điện từ trường tần số thấp, đường dây 500KV Bắc- Nam có ảnh hưởng gì đến sức khỏe công nhân, và đề xuất một số biện pháp bảo vệ công nhân và dân cư sinh sống gần khu vực này.(Phụ lục ,trang 66 ) _ Các nhà khoa học ST.Petersburg và các chuyên gia trung tâm khoa học vệ sinh Đông Bắc và sức khỏe xã hội đã tiến hành nghiên cứu và đưa ra kết luận là khi đi trong các tàu điện ngầm hoặc trong các tàu lửa điện, con người đã chòu tác GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 5 dụng của những từ trường cực mạnh, tác đôïng đến hệ thống tim mạch và các bộ phận khác của cơ thể.(Phụ lục , trang 65 ) _ Theo "Đánh giá mức ô nhiễm trường điện từ tần số radio trong lónh vực vô tuyến viễn thông ở nước ta "người ta đã tiến hành đo đạc trường điện từ tần số radio tại 60 máy phát sóng thuộc 20 loại tại hai trung tâm viễn thông quốc tế tại Hà Nội và tại thành phố Hồ Chí Minh, cùng với 8 trạm viễn thông nội đòa, đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN-3718-82. Kết quả: Các nguồn phát sóng hiện nay đang sử dụng có thể chia làm hai nhóm: + Nhóm các thiết bò Vi ba : tần số 1-8GHz, công suất 0.3-600W, cấu tạo dẫn sóng kín, chiếm vò trí chủ yếu về số lượng và thời lượng phát. Tại năm đài viễn thông vệ tinh, vò trí mật độ dòng công suất lớn nhất có giá trò từ 10-4 dến 3.10 –4 µW/cm2, dươí 3% giới hạn cho phép. Tại 8 trạm viễn thông nội đòa mật độ dòng công suất dưới 10 –3 mW/cm2 dưới 0.01% giới hạn cho phép . + Nhóm thiết bò sóng ngắn: công suất 50W đến 20KW cường độ điện trường cao nhất 10-60V/m chỉ hoạt động trong một thời gian ngắn . Nói chung, trường điện từ RF phát ra bới các thiết bò trong ngành viễn thông nước ta hiện nay thấp hơn hơn giới hạn cho phép đối với nhân viên nghề nghiệp. Do ảnh hưởng của trường điện từ lên cơ thể không đặc hiệu và không gây triệu chứng rõ rệt như bức xạ ion hóa nên chưa được chú ý đúng mức . _ Theo nghiên cứu thực nghiệm cho thấy trường điện từ gây ảnh hưởng sinh học lên cơ thể sinh vật và một số chức năng quan trọng của cơ thể. + Trường điện từ mạnh gây tích điện trên bề mặt cơ thể sự tích điện này gây ra cảm giác đau làm thay đổi phản xạ . + Trường điện từ gây ra thoát điện khi người di chuyển trong điện từ đến gần hoặc chạm đất . Sự thoát điện này gây tác hại đến chức phận hệ thần kinh trung ương và tim mạch. + Trường điện từ gây ảnh hưởng dến sự phân chia mô, gây nóng GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 6 + Chiếu xạ vi sóng làm tăng nguy cơ mắc bệnh đục nhân mắt . + Cơ thể hấp thụ và phân bố năng lượng trường điện từ không đều, điều này gây nên các vết nóng điện từ bên trong cơ thể (hot spots). + Trường điện từ cũng là các tác nhân gây nhiệt lên cơ thể nhưng đối tượng bò chiếu xạ không đau , không có cảm giác nên khó tạo phản xạ để thoát khỏi trường này . _Các nhà dòch tễ học cho rằng : Trường điện từ có thể làm tổn hại đến các nhiễm sắc thể ảnh hưởng đến di truyền, phá vỡ sự cân bằng các chất hóa học và sự truyền tín hiệu giữa các tế bào . Trường điện từ còn ngăn chặn tế bào T (tế bào chống ung thư) đi tìm tế bào đặc hiệu làm tăng nguy cơ ung thư . Trường điện từ làm giảm hoạt tính của protein ảnh hưởng đến sự phát triển của tế bào . Trường điện từ gây ảnh hưởng đến sự vận chuyển của ion qua màng của tế bào hồng cầu , bạch cầu. Vấn đề trường điện từ ảnh hường đến môi trường là có thật? Vậy các yếu tố nào của trường đã gây ảnh hưởng lên cơ thể sinh vật? Và các bệnh nào có thể mắc phải khi tiếp xúc với môi trường này? Chúng ta có thể tránh được các nguy cơ tiềm ẩn nhưng có thật này không? Chúng ta sẽ trả lời lần lượt các câu hỏi này khi đi sâu vào phần tiếp theo, nội dung của đề tài. GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 7 CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Trường điện từ là một dạng đặc biệc của vật chất. Nó có tính liên tục của dưới dạng sóng và gián đoạn dưới dạng lượng tử (phôton). Trường điện từ thể hiện sự tồn tại và vận động qua các tương tác với các hạt mang điện đứng yên hay chuyển động những lực phụ thuộc khoảng cách và vận tốc của chúng. Trường điện từ thể hiện rõ ở hai dạng là điện trường và từ trường khác nhau nhưng liên quan chặt chẽ với nhau.Điện trưòng biến đổi sinh từ trưòng và từ trường biến đổi sinh điện trường. 1.1.Điện từ trường – Điện tích – Dòng điện: • Điện từ trường được đặc trưng bằng 4 vectơ : E : Cường độ điện trường D : Vectơ điện dòch hay cảm ứng điện H : Vectơ cường độ từ trường B : Vectơ cảm ứng từ • Đối với các môi trường đẳng hướng : ED ε= ( ε là hằng số điện môi ) HB .µ= ( µ là độ từ thẩm ) • Hằng số điện môi tỉ đối : o ε ε ε = ′ • Độ từ thẩm tỉ đối : o ' µ µ =µ • Điện tích phân bố liên tục trong không gian : Mật độ điện tích khối : dv de =ρ Mật độ điện tích mặt : ds de =σ • Dòng điện phân bố liên tục trong không gian : GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 8 Mật độ dòng j : ds dI j = Mật độ dòng điện mặt i tại mỗi điểm : λd dI j = • D , E , H , B là hàm của tọa độ và thời gian • ε, µ là hàm của tọa độ 1.2.Hệ các phương trình Macxoen và điều kiện biên: 1.2.1.Các đònh luật cơ sở: - Đònh lý Oxtragratxki – Gauxơ : ρ=Ddiv - Đònh luật bảo toàn điện tích – dòng điện mặt : 0=+ ∂ ∂ jdiv t ρ - Đònh luật dòng toàn phần : t D jHrot ∂ ∂ += - Đònh luật cảm ứng từ – Đònh luật Faraday : t B Erot ∂ ∂ −= - Đònh luật về đường sức cảm ứng từ : 0=Bdiv 1.2.2.Hệ phương trình Macxoen với nguồn ngoài : - Nguồn điện được xem là độc lập với môi trường và không chòu ảnh hưởng bởi trường do nó tạo nên. Để đặc trưng cho nguồn ngoài, ta đưa vào khái niệm dòng điện ngoài ng j hoặc ng E - Đònh luật Ohm dạng vi phân tại các điểm của nguồn ngoài ( ) ng ng EEjj +=+ σ - Hệ phương trình Macxoen đối với những điểm có nguồn ngoài ng ng E t D Ej t D jHrot σσ + ∂ ∂ +=+ ∂ ∂ += GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 9 t B Erot ∂ ∂ −= ρ=Ddiv 0=Bdiv - Trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng t D JEHrot ng ∂ ∂ ++= εσ t H Erot ∂ ∂ −= ε ς =Ediv và 0=Hdiv 1.2.3.Điều kiện biên đối với các vectơ của trường điện từ: _Các phương trình Macxoen trên chỉ áp dụng đối với những môi trường liên tục. Đối với các môi trường không liên tục, tại mặt giới hạn của 2 môi trường khác nhau, các vectơ của trường điện từ sẽ biến thiên không liên tục. _Các phương trình xác đònh sự biến đổi của các vectơ đó tại mặt giới hạn được gọi là điều kiện biên: +Điều kiện biên của B : B2n – B1n = 0 +Điều kiện biên của D : D2n – D1n = σ Trong đó σ : là mật độ điện tích tại điểm phân tích +Điều kiện biên của H : H2t – H1t = iN trong đó jN : là thành phần theo phương N của vectơ mật độ dòng điện mặt j ρ tại điểm phân cách 1.3.Năng lượng của Trường điện từ – Vectơ Umop – Pointinh: 1.3.1.Năng lượng của trường điện từ: GV Hướng dẫn: PHẠM VĂN TUẤN Trang SV Thực hiện: PHAN T QUỲNH TRANG 10 Trường điện từ mang năng lượng và năng lượng đó được bảo toàn. Năng lượng của trường điện từ là W bao gồm điện năng và từ năng phân bố trong không gian thể tích V. M W e WW += dV 2 H 2 E V 22 ∫         µ + ε = Năng lượng của trường điện từ có thể biến từ dạng điện sang từ, hoặc biến sang các dạng năng lượng khác và dòch chuyển trong không gian. Sự cân bằng năng lượng trường điện từ thể hiện qua đònh lý Umop – Pointinh. 1.3.2.Đònh lý Umop – Pointinh Từ hệ phương trình Macxoen : t H Erot t E e JJHrot ∂ ∂ −= ∂ ∂ ++= µ ε Lấy (1) x ( E ) và (2) x ( H ) sau đó cộng 2 phương trình thu được. Ta có : EjEjH t H E t E HrotEErot e −− ∂ ∂ − ∂ ∂ −=− µε [] EJEj HE t HEdiv E −−         + ∂ ∂ −=×→ 22 22 µε () EJEjWW t eMe −−+ ∂ ∂ = Lấy tích phân 2 vế theo V tùy ý bò bao kín bởi ς. p dụng đònh lý Oxtragraski – Gauxơ : [ ] () ∫∫∫∫ −−+−=× VV e V Me dvEJdvEJdvWW dt d sdHE Số hạng đầu của vế phải chính là tốc độ biến đổi năng lượng. Số hạng thứ 2 là công suất tiêu hao nhiệt do dòng dẫn I gây ra: ∫∫ == VV t dvEdvEJP 2 σ