POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI

Kozak Wojciech

ZAGROŻENIA POLAMI ELEKTROMAGNETYCZNYMI W ROLNICTWIE

Praca dyplomowa napisana

pod kierunkiem

dr hab. inż. Andrzeja Wac-Włodarczyka

prof. PL

LUBLIN 2007

Spis treści:

Wprowadzenie

Długo uważano, że natężenia naturalnych pól elektromagnetycznych ziemi są zbyt małe by zakłócać bioprądy, czy być odbierane przez organizmy żywe. Później jednak wykazano, że niektóre zwierzęta mają zdolność reagowania na zmianę natężenia pól magnetycznych w zakresie pól naturalnych i rozpoznają kierunek bieguna magnetycznego Ziemi. Opisano nawet specjalistyczne komórki zawierające kryształy ferromagnetyczne, które znajdują się w mózgu ptaków czy delfinów. Komórek takich jak dotąd nie znaleziono jednak u ssaków czy człowieka. Z kolei badania ochotników przebywających długi czas w izolacji od naturalnych pól elektrycznych oraz magnetycznych ziemi, wykazały u nich szereg nietypowych objawów takich jak: zmęczenie, cechy nerwicy, ból głowy, które nie występowały u grupy przebywającej w takich samych warunkach izolacji, ale bez ekranowania od pól naturalnych. Znaczenie tych wszystkich informacji jest jak dotąd niejasne i na ich podstawie nie można wnioskować o biologicznym znaczeniu naturalnych pól elektromagnetycznych ziemi [46].

Sztuczne pola elektromagnetyczne towarzyszą dzisiaj człowiekowi wszędzie, gdzie jest. Ich występowanie jest konsekwencją lawinowego rozwoju techniki. W powszechnym użyciu są systemy przekazu informacji, systemy radiowo-telewizyjne, kuchnie mikrofalowe, zgrzewarki, suszarki itp. Wzrostowi nasycenia techniką towarzyszy coraz to większe zapotrzebowanie na energię elektryczną, a co za tym idzie, rośnie liczba i łączna długość linii elektroenergetycznych najwyższych napięć 220 i 400kV.

Badania przeprowadzone przez Międzynarodową Izbę Rejestracji Częstotliwości Radiowych w Genewie, wykazały wzrost liczby źródeł pól elektromagnetycznych (sztucznych), oraz że ma on charakter wykładniczy oraz charakteryzuje się współczynnikiem przyrostu rzędu 6% rocznie, co oznacza, że co 10 lat podwaja się liczba samych tylko nadajników.

Pola elektromagnetyczne, wytwarzane przez różnego rodzaju urządzenia nakładając się na istniejące w przyrodzie pola naturalne zmieniają warunki bytowania człowieka. Coraz częściej mówi się o zanieczyszczeniu środowiska promieniowaniem elektromagnetycznym w podobnym aspekcie jak o skażeniu chemicznym czy zagrożeniu hałasem. Problem ten jest trudny do rozwiązania, gdyż tzw. „histeria elektromagnetyczna” jest ogólnoświatowym zjawiskiem psychologicznym, który na stan obecny nie poddaje się racjonalnej argumentacji. Rozwój techniki z jednej strony wymusza potrzebę badania wpływu promieniowania elektromagnetycznego na ludzi oraz środowisko, a z drugiej strony potrzebę określenia progowych wartości pola, które uważane są za dopuszczalne według obecnego stanu wiedzy. Pociąga to za sobą potrzebę utworzenia systemu prawnego regulującego zasady ochrony ludzi i środowiska przed szkodliwym wpływem oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego [13].

Celem pracy jest jak najszersze pokazanie, w jaki sposób pola elektromagnetyczne oddziałują na rolnictwo, co za tym idzie - organizmy żywe, jak się przed tym uchronić, oraz jak zapobiec degradacji naturalnego środowiska elektromagnetycznego, oraz jak ustrzec rolnictwo.

W pierwszym rozdziale opisane są właściwości fizyczne pól elektromagnetycznych występujących w przyrodzie, w kolejnym przedstawiono podział pól elektromagnetycznych ze względu na ich źródło. Scharakteryzowane tu są pola elektromagnetyczne występujące w przyrodzie.

W rozdziale trzecim opisano biologiczne konsekwencje pól elektromagnetycznych w rolnictwie. W następnym, czwartym, ukazany jest podział skutków, jakie wywierają pola elektromagnetyczne na organizmy żywe.

W piątym rozdziale przedstawiono wpływ pól elektromagnetycznych na funkcje życiowe tkanek i narządów, w następnym zaś rozdziale opisano wpływ tego pola na regulację czynności życiowych organizmów.

W kolejnym rozdziale przedstawiono zagrożenia, jakie stwarza pole elektromagnetyczne w stosunku do roślin żywych, które przecież są nieodłączną częścią rolnictwa.

Wpływ pola elektromagnetycznego na maszyny i urządzenia, które wykorzystywane są w rolnictwie przedstawiono w rozdziale ósmym.

Ostatni rozdział związany jest z ochroną przed skutkami zjawisk związanych z polami elektromagnetycznymi, przedstawione tu są także regulacje prawne dotyczące szkodliwości pól elektromagnetycznych.

W pracy zebrano informacje dotyczące negatywnego działania pola elektromagnetycznego na rolnictwo, przedstawione tu zagadnienia upowszechniają problem, jaki stwarza pole elektromagnetyczne w rolnictwie, oraz mogą przyczynić się do polepszenia warunków pracy oraz ochrony zdrowia pracowników rolnych, także hodowli zwierząt, czy chociażby upraw roślin.

1.Właściwości fizyczne pól elektromagnetycznych (PEM)

1.1. Pola elektryczne i magnetyczne

Układ ładunków elektrycznych wytwarza we wszystkich punktach przestrzeni pole elektryczne, działające za pomocą siły na dowolny umieszczony w niej ładunek. Wielkość natężenia pola elektrycznego E jest wielkością wektorową, co oznacza, że charakteryzuje je wartość, kierunek oraz zwrot. Pole elektryczne, zatem, jest to obszar, w którym występują siły, oddziaływujące na wprowadzone do tego obszaru ładunki elektryczne. Pole elektryczne jest w pełni opisane przez dwie wielkości:

• natężenie pola elektrycznego - siła oddziaływująca na ładunek próbny dodatni o wartości 1 C, jednostką jest 1 [V/m] = 1 [N/C],

• indukcję elektryczną D, której jednostką jest 1 Coulomb na metr kwadratowy [C/m²].

Obie wielkości są wektorami. W wolnej przestrzeni i w powietrzu używa się natężenia pola elektrycznego bezpośrednio związanego z parametrami źródła pola (napięciem i odstępem elektrod), natomiast indukcję elektryczną do opisu pola w materiałach półprzewodzących i dielektrykach [22].

Natężenie pola elektrycznego w dowolnym punkcie, w którym istnieje pole elektryczne jest wielkością wektorową, której wartość mierzymy stosunkiem siły działającej na umieszczony w tym punkcie ładunek próbny do wartości tego ładunku. Zwrot wektora E jest zgodny ze zwrotem wektora F

E = F/q (1.1)

Indukcja elektryczna jest równa iloczynowi natężenia pola elektrycznego i przenikalności elektrycznej bezwzględnej środowiska:

D = ε ⋅ E (1.2)

Oddziaływania magnetyczne odkryto wcześniej niż elektryczne, wiąże się to z istnieniem w przyrodzie tzw. magnesów trwałych (magnetyt), jak również z tym, że Ziemia zachowuje się jak jeden wielki magnes. W okresie początkowym rozwoju magnetyzmu wprowadzono pojęcie mas magnetycznych: północnej i południowej, dziś już pojęcia te wyszły z użytku natomiast posługujemy się pojęciem biegunów magnetycznych [26], mając na myśli takie obszary magnesów trwałych lub elektromagnesów, w których da się zauważyć najsilniejsze oddziaływania magnetyczne. Istnienie pól magnetycznych jest traktowane obecnie jako objaw wtórny, jako skutek ruchu ładunków elektrycznych [41].

Miarą pola magnetycznego jest:

• natężenie pola magnetycznego H, którego jednostką jest 1 amper na metr [A/m],

• indukcja magnetyczna B, jej jednostką jest tesla [T].

Wielkość natężenia pola magnetycznego H stosowana jest na ogół do opisu w wolnej przestrzeni, jest ona bezpośrednio związana z parametrami źródła pola, natomiast indukcja magnetyczna B jest wygodniejsza do opisu pola magnetycznego w materiałach magnetycznych [27]. Obie wielkości są ze sobą powiązane zależnością:

B = μ ⋅ H (1.3)

gdzie:

μ - przenikalność magnetyczna ośrodka, której jednostką jest henr na metr [H/m], dla powietrza i próżni jej wartość wynosi μ₀ = 4 ⋅π⋅10^-7 H/m.

1.2 Pole elektromagnetyczne i fala elektromagnetyczna

Zmienne pole magnetyczne indukuje w przestrzeni zmienne pole elektryczne, i na odwrót, zmienne pole elektryczne indukuje zmienne pole magnetyczne. Z powodu nierozerwalnego związku obu pól często używa się terminu pola elektromagnetycznego. Pola magnetyczne i elektryczne są obszarami o zgromadzonej energii. Przemieszczający się w przestrzeni strumień energii zgromadzonej w polu magnetycznym oraz elektrycznym to fala elektromagnetyczna. Ma ona dwa pola składowe wzajemnie prostopadłe elektryczne i magnetyczne (rys. 1.1).

Każda fala elektromagnetyczna jest rozchodzącym się w przestrzeni zaburze­niem pól elektrycznego i magnetycznego. Jeżeli w pewnym miejscu przestrzeni wywołane zostaną zmiany rozkładu przestrzennego ładunków elektrycznych, to powstaną zmiany pola elektrycznego E jak również magnetycznego H, które rozejdą się od miejsca swego powstania w przestrzeń we wszystkich kierunkach z prędkością, która w próżni równałaby się prędkości światła. W trakcie trwania zaburzenia możemy w dowolnej chwili i w dowolnym miejscu wykazać istnienie E i H wzajemnie prostopadłych do siebie, których wartość ulega regularnym zmianom w czasie, od zera do pewnego maksimum. Dlatego też, fale elektromagnetyczną przed­stawić można jako dwie wzajemnie prostopadłe sinusoidy. Jedna z nich przedstawia rozchodzenie się zmian wektora H, a druga wektora E. Jest to jednak tylko część prawdy, ponieważ takich sprzężonych par wektorów E i H jest bardzo wiele w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali (chyba, że fala ulegnie zjawisku polaryzacji oraz rzeczywiście któreś dwie sinusoidy odpowiadające E i H zostaną wyróżnione). Ponieważ E i H są zawsze prostopadłe do kierunku rozchodze­nia się, falę elektromagnetyczną nazywamy falą poprzeczna. Znamienny jest fakt, że samo zaburzenie może być niewielkie, ale może się przemieszczać na ogromne odległości. Rzeczy­wisty obraz fali elektromagnetycznej stanowi jednak fala poruszająca się w prze­strzeni [23].

Falę elektromagnetyczną wyróżnia spośród znanych w przyrodzie rodzajów fal (fale mechaniczne, fale materii), zdolność do przechodzenia przez próżnię. Pozostałe fale wymagają obecności materii.

Falę elektromagnetyczną, podobnie jak pozostałe rodzaje fal, charakteryzuje­my przy pomocy trzech parametrów, to jest długości λ, częstotliwości f i prędkości rozchodzenia się fali c w próżni lub w danym ośrodku.

Najważniejszą cechą fali elektromagnetycz­nej jest przenoszenie energii na znaczne odległości. W próżni to przenoszenie energii odbywa się bez strat. Wiązka promieniowania elektromagnetycznego jest w rzeczywistości zbiorem kwantów energii biegnących w kierunku rozchodzenia się promieniowania, dlatego można powiedzieć, że fala elektromagnetyczna ma mate­rialny charakter [37].

W zależności od długości fali promieniowanie elektromagnetyczne niesie ze sobą kwanty energii różnej wielkości.

Każdy rodzaj fal elektromagnetycznych posiada swoiste własności, inaczej oddziałuje z materią. Jest to konsekwencją przede wszystkim wielkości niesionych kwantów energii [24].

Przez pojęcie fali elektromagnetycznej rozumiemy każdą rozchodzącą się w przestrzeni zmianę wartości pola elektrycznego i magnetycznego, przy czym charakter tych zmian w czasie i przestrzeni może być różny, a zatem każde pole zmienne w funkcji czasu, a więc także pole elektromagnetyczne, rozprzestrzenia się falowo. Z punktu widzenia teoretycznego i praktycznego jest rzeczą pożądaną, by falowy charakter rozprzestrzeniania się pola, w tym energii, został sklasyfikowany według określonych kryteriów. Zasadniczy podział jest związany ze sposobem rozprzestrzeniania się fali [27]. Fale mogą rozchodzić się w wolnej przestrzeni (nie wymagają żadnego materialnego ośrodka), oraz w innych ośrodkach, z tym, że w innych ośrodkach fala ulega tłumieniu i traci część energii, zamieniając ją na ciepło. Im materiał jest lepszym przewodnikiem, tym na mniejszą głębokość weń fala może wniknąć. Jak już wspomniano wyżej fala elektromagnetyczna ma dwa pola składowe magnetyczne oraz elektryczne, których natężenia zmieniają się sinusoidalnie w funkcji czasu, (jeśli obserwuje się w stałym punkcie) oraz w funkcji odległości od źródła w kierunku rozchodzenia się fali. Ilustruje to poniższy rysunek:

Rysunek 1.1 Fala elektromagnetyczna

Długość fali jest zdefiniowana jako odległość między dwoma kolejnymi amplitudami przebiegu (rys 1.1) i oznaczana jest przez λ. Natomiast częstotliwość fali (liczba fal przechodzących w jednostce czasu przez dany punkt - liczba okresów przypadających na jednostkę czasu) oznacza się literą f. Długość fali oraz częstotliwość, wielkości, które determinują właściwości promieniowania elektromagnetycznego, są ze sobą związane zależnością:

λ=v/f (1.4)

Zazwyczaj podawana długość fali odnosi się do próżni lub powietrza (różnice są nieistotne). Kiedy fala przechodzi przez inne ośrodki jej długość ulega zmianie. I tak np. w materiale biologicznym prędkość rozchodzenia się fali ulega zmniejszeniu, a więc zmniejsza się również jej długość λ [5].

Dla elektromagnetycznej fali płaskiej zarówno natężenie pola elektrycznego E, natężenie pola magnetycznego H, jak i kierunek propagacji (rozchodzenia się) fali są wzajemnie prostopadłe [18].

Jeśli fala elektromagnetyczna na swej drodze napotyka obiekt to może wtedy nastąpić:

• odbicie - część lub cała fala porusza się w nowym kierunku zgodnym z prawami odbicia,

• ugięcie - jeśli obiekt jest znacznie mniejszy od długości fali to fala ugina się na jego powierzchni i porusza się w kierunku propagacji z obiektem,

• wnikanie - w głąb obiektu, fala przenika przez obiekt oraz ulega w nim tłumieniu, w przypadku obiektów przewodzących, będącym źródłem wtórnych pól o kierunkach przeciwnych do pól pierwotnych, dochodzi do szybkiego zmniejszania natężenia pola w funkcji głębokości. Zjawisko to zostało opisane wielkością głębokości wnikania, zdefiniowanej jako głębokość δ, na której wartość natężenia pola spada do wartości 1/e = 0,367 wartości początkowej na powierzchni [49].

Poniżej w tabeli przedstawiono wartości głębokości wnikania dla wybranych materiałów metalicznych oraz biologicznych.

Tabela 1.1 Głębokość wnikania fali elektromagnetycznej w funkcji częstotliwości

f	50 Hz	1 kHz	100 kHz	1 MHz	100 MHz	1 GHz	10 GHz
miedź	9 mm	2 mm	0,2 mm	0,06 mm	0,006 mm	0,002 mm	0,6 μm
aluminium	11 mm	2,5 mm	0,25 mm	0,08 mm	0,008 mm	0,0025 mm	0,8 μm
mięśnie	200 m	48 m	2,4 m	70 cm	5 cm	1,4 cm	5 mm
tłuszcz	350 m	75 m	25 m	2,3 m	23 cm	8 cm	3 cm
krew	86 m	19 m	1,9 m	0,6 m	5 cm	1,4 cm	1,6 mm

Istnieje kilka podziałów pasma częstotliwości 0 - 300 GHz. Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna stosuje podział na:

• 0 - 300 Hz - pola bardzo wolno zmienne,

• 300 Hz - 3 kHz - pola o częstotliwościach akustycznych,

• 3 - 30 kHz - pola bardzo małej częstotliwości, myriametrowe,

• 30 - 300 kHz - pola małej częstotliwości, fale kilometrowe,

• 0,3 - 3 MHz - średnia częstotliwość, fale hektometrowe,

• 3 - 30 MHz - wielka częstotliwość, fale dekametrowe,

• 30 - 300 MHz - bardzo wielka częstotliwość, fale metrowe,

• 300 MHz - 3 GHz - ultra wielka częstotliwość, decymetrowe,

• 3 - 30 GHz - super wielka częstotliwość, fale centymetrowe,

• 30 - 300 GHz - ekstremalnie wielka częstotl., milimetrowe [38].

Rysunek 1.2 Zakres widma fal elektromagnetycznych

Aby jeszcze bardziej przybliżyć zjawiska związane z istnieniem pól elektromagnetycznych w przyrodzie, w następnym rozdziale scharakteryzowane zostaną źródła tych pól z podziałem na sztuczne oraz naturalne.

2. Naturalne i sztuczne źródła pól elektromagnetycznych występujących w przyrodzie

2.1 Pole magnetyczne Ziemi

Spośród szerokiego spektrum naturalnych pól elektromagnetycznych, pośród których żyje człowiek i cała przyroda na Ziemi, najlepiej opisane jest pole geomagnetyczne. Natężenie pola geomagnetycznego wynosi od 16 do 56 A/m, wykazując zależność od położenia i czasu. Pole na powierzchni Ziemi posiada w przybliżeniu symetrię osiową. Kąt nachylenia wektora natężenia pola magnetycznego względem pionu w danym punkcie nazywa się inklinacją magnetyczną [40]. W dwóch punktach kuli ziemskiej inklinacja ta wynosi 90°; tam też natężenie pola jest największe. Są to ziemskie bieguny magnetyczne. Ich położe­nie nie jest stałe. Jeden z nich znajduje się obecnie na Antarktydzie, a drugi w Ameryce Północnej. Obserwowane pole magnetyczne uważa się za sumę dwóch składowych. Jedną z nich jest pole pochodzące od jądra Ziemi oraz głębokich warstw skorupy ziemskiej, druga natomiast jest polem pochodzącym z górnych warstw skorupy ziemskiej oraz regionalnych niejednorodności. Przeważająca część pola magnetycznego Ziemi wytwarzana jest w wyniku przepływu naładowanych elektrycznie cząsteczek w płynnej sferze jądra Ziemi. Ta płynna sfera rozciąga się od głębokości 2900 kilometrów do 5100 kilometrów. Prądy płynące tam przypominają czasami ruchy wrzącej wody w czajniku. Wirowanie Ziemi sprawia, że prądy te mają symetryczny przebieg [1]. W wyniku ruchu elektrycznie naładowanych cząsteczek w płynnym jądrze pojawia się prąd elektryczny, w dużej mierze symetryczny.

Ta część przestrzeni, w której działają siły ziemskiego pola magnetycznego nazywa się magnetosferą. Jej kształt, zewnętrzne granice oraz obraz wynikają z wzajemnego oddziaływania pola magnetycznego Ziemi oraz tzw. wiatru słonecznego. Magneto­sfera stanowi swego rodzaju osłonę Ziemi przed oddziaływaniami kosmicznymi i ma zasadniczy wpływ na wiele procesów zachodzących na Ziemi. Stan magnetosfery jest uzależniony od aktywności Słońca, tak, więc w zależności od intensyw­ności oddziaływania Słońca stałe pole magnetyczne Ziemi ulega zmianom w czasie. Względna amplituda tych zmian nie jest duża oraz maleje z częstotliwością. W paśmie powyżej 0,001 Hz jest ona mniejsza niż l % (0,1 A/m) wartości pola stałego. Te fluktuacyjne zmiany pola nazywa się mikropulsacjami. Zmianom pola magnetycznego, zgodnie z zasadami elektrodynamiki, towarzyszą zmiany pola elektrycznego. Zatem pulsacjom pola magnetycznego o odpowiadałyby równoczesne pulsacje natężenia pola elektrycz­nego [38].

Burze magnetyczne przejawiają się w gwałtownych zmianach natężenia pola magnetycznego, zachodzących prawie jednocześnie na całej Ziemi i są związane one z zaburzeniami aktywności Słońca, związanej ze wzrostem ilości zarówno plam słonecznych jak i wyładowań na Słońcu. Stąd też zmiany aktywności magnetycznej mają charakter periodyczny. Przede wszy­stkim wyraźnie zarysowuje się jedenastoletnia cykliczność wzrostu aktywności magne­tycznej, w latach występowania maksymalnej liczby plam na Słońcu. Następne obserwuje się roczną okresowość, przy której maksima aktywności magnetycznej występują w okresie zarówno dnia i nocy, a minima w okresie maksymalnej wysokości Słońca. Większość słabych burz magnetycznych powtarza się, co 27 dni, regularnie występując w okresie 6 - 12 miesięcy. Daje się także zauważyć wpływ Słońca na dobowe wahania magnetyzmu ziemskiego. Największa różnica pomiędzy minimalnymi i maksymalnymi zmianami każdej ze składowych wystę­puje w okresie wiosenno-letnim, najmniejsza w okresie jesienno-zimowym [19]. Intensywność ziemskiego pola magnetycznego dla Polski wynosi ok. 33 - 38 A/m.

2.2 Pole elektryczne Ziemi

Oprócz pola magnetycznego, na Ziemi obserwuje się również naturalne pole elektryczne. Jego natężenie zmienia się w zależności od czasu i miejsca obserwa­cji, a zmiany te mogą dochodzić do kilkudziesięciu V/m. Zmiany roczne osiągają swoje maksimum (150 - 250 V/m) w styczniu, lutym, minimum (100-120 V/m) w czerwcu, lipcu. Wyższe wartości natężenia pola stwierdza się wieczorem niż rano. Przy bezchmurnym niebie i bezwietrznej pogodzie linie sił pola elektrycz­nego są prostopadłe do powierzchni Ziemi, która jest naładowana ujemnie w stosunku do górnych warstw atmosfery. Pole w tych warunkach określa się jako normalne. Natężenie pola zależy od szerokości geograficznej. Największe jest przy szerokościach średnich oraz maleje w kierunku równika oraz biegunów [1]. Średnia wartość natężenia normalnego pola elektrycznego nad lądem dla dowolnej pory doby wynosi od 100 do 130 V/m. Należy również wspomnieć o swobod­nych ładunkach elektrycznych (jonach) istniejących w atmosferze ponad powie­rzchnią Ziemi. Jony te powstają na skutek „bombardowania" cząstek atmosfery gazowej przez promieniowanie kosmiczne. Istnieją również jony o znacznych średnicach. Są to cząstki opadów, zanieczyszczeń atmosferycznych, itp. Tego rodzaju cząstek najwięcej jest nad lądem, gdzie oprócz wiatrów niosących „kurz" występują także zanieczyszczenia przemysłowe powietrza. Cząstki kurzu są dużo większe i cięższe, i dlatego poruszają się znacznie wolniej, wychwytując przy tym ładunki małych jonów. Skutkiem tego wzrostu liczby jonów obserwowanym na małych wysokościach jest zmniejszenie całkowitego przewodnictwa powietrza. Przewodnictwo jonowe spowodowane dryfowaniem jonów rośnie z wysokością, ponieważ z wysokością zwiększa się jonizacja oraz maleje gęstość atmosfery. W rezultacie wzrasta liczba jonów i wydłuża się ich droga swobodna [15]. Na dostatecz­nie dużej wysokości przewodnictwo jest tak wielkie, że zmiany potencjału są praktycznie pomijalne i warstwa atmosfery ma właściwości podobne do przewod­nika. Dzieje się tak już na wysokości około 50 km ponad poziomem morza. Można, więc przyjąć w pierwszym przybliżeniu, że na tej wysokości znajduje się niewidzialna, przewodząca powierzchnia kulista, która otacza Ziemię. Stąd, Zie­mia wraz z tą przewodzącą powierzchnią tworzy kondensator kulisty o gigantycz­nych rozmiarach i powietrznym dielektryku. Znając powierzchnię Ziemi (R=6,38 Mm) i grubość dielektryka (ok.50 km) oraz pomijając ładunek elektryczny mię­dzy „elektrodami", można wyznaczyć pojemność takiego kondensatora. Jest ona rzędu 0,1 F. Napięcie między jego elektrodami jest rzędu 5 MV. Z przeprowadzonych badań wynika, że średnie natężenie pola elektrycznego nad ziemią maleje z wysokością, tak, że na wysokości 5 km osiąga zaledwie ok. 10 %, zaś na wysokości 10 km około 3% swej początkowej wartości. W tabeli poniżej podano natężenie pola elektrycznego w różnych punktach Ziemi [1].

Tabela 2.1 Natężenie naturalnego, ziemskiego pola elektrycznego w wybranych miastach

Nazwa miasta	Natężenie pola elektrycznego
		[V/m]
Poczdam	203
Waszyngton	179
St. Petersburg	171
Uppsala	70

Obserwowane zmniejszanie się natężenia pola elektrycznego wraz ze zwiększaniem wysokości można wyjaśnić uwzględniając wspomniane wcześniej ładunki elektryczne w atmosferze. W wyniku oddziaływania pola elektrycznego poruszają się one, po­wodując stały prąd elektryczny dopływający do Ziemi i przynoszący do niej ładunek dodatni. Obserwowana gęstość tego prądu jest mała (od 3 do 10 pA/m). W skali całej Ziemi ten ruch ładunków daje prąd wypadkowy rzędu 1,5 kA. Wynika stąd, że Ziemia zachowuje się raczej jak gigantyczny generator wytwa­rzający w atmosferze prąd o stałej wartości około 1500 A, niż jak wcześniej opisany kondensator sferyczny utrzymujący na „elektrodach" stałe ładunki. Gdyby prze­wodnictwo powietrza było jednakowe na różnych wysokościach to obraz pola elektrycznego w obecności prądu byłby podobny do obrazu pola elektrostatycznego w kondensatorze. Zmiany przewodnictwa powietrza wraz z wysokością powo­dują, że przy stałej gęstości prądu największe natężenia pola występuje w obsza­rach o najmniejszym przewodnictwie, czyli w pobliżu Ziemi. Należy tu podkre­ślić, że powyższe rozważania dotyczą wyłącznie dobrych warunków atmosfery­cznych, tj. bezchmurnej i bezwietrznej pogody oraz czystego powietrza. Takie warunki występują tylko w pewnych okresach i na ograniczonych obszarach Ziemi. W obecności chmur opisany obraz pola elektrycznego może ulec zasadni­czym zmianom. Doświadczalnie stwierdzono, że chmury burzowe niosą ładunek elektryczny w ten sposób, że górna powierzchnia chmury ma ładunek dodatni, dolna ujemny. Ładunki dodatnie znajdują się przeciętnie na wysokości 6,7 km, ujemne na wysokości 3,4 km. Wypadkowy ładunek na spodzie chmury jest tak duży, że powoduje między chmurą a Ziemią różnicę potencjałów, która może dochodzić do 100 MV. Podobne napięcia występują między różnymi chmurami, a także między różnymi częściami tej samej chmury. Na skutek tak dużej różnicy potencjałów występują przebicia przez powietrze i wyładowania łukowe pomię­dzy jedną częścią chmury a drugą, pomiędzy sąsiednimi chmurami oraz między chmurą a Ziemią. W każdym z takich wyładowań przenoszony jest ładunek od 20 do 30 C, impulsami o czasie trwania rzędu mikrosekundy, powtarzającymi się, co około 10 ms w czasie około 200 ms. Zaburzenia elektromagnetyczne wywoła­ne są wyładowaniami atmosferycznymi oraz noszą nazwę atmosferyków. Są one źródłem zakłócających trzasków czy świstów w odbiornikach radiowych [38].

Atmosfera, jonosfera i magnetosfera Ziemi tworzą naturalną osłonę oddzielają­cą powierzchnię naszej planety od pozaziemskich źródeł energii elektromagne­tycznej. Istnieją dwa „okna" częstotliwościowe, przez które fale elektromagne­tyczne mogą docierać do powierzchni Ziemi: optyczne oraz radiowe. Pierwsze roz­ciąga się od podczerwieni (10^-3 cm) do ultrafioletu (10^-5 cm), drugie natomiast obejmuje fale radiowe o długościach od około 0,25 cm, częstotliwość 37,5 GHz, do około 30 m. Krótkofalowa granica okna radiowego wynika z pochłaniania energii przez cząstki zawarte w atmosferze Ziemi (przede wszystkim H₂O i O₂), długofalo­wa zaś z ekranującego oddziaływania jonosfery. Promieniowanie radiowe pocho­dzenia pozaziemskiego może, więc być obserwowane na powierzchni Ziemi jedy­nie w wyznaczonym tymi granicami zakresie. Stwierdzono, że ma ono charakter szumowy.

2.3. PEM w otoczeniu generatorów z różnymi zakresami częstotliwości

Naturalne procesy elektromagnetyczne rozwijają się we wszechświecie od samych jego początków i stanowią zasadniczy składnik środowiska Ziemi. Czło­wiek stosunkowo niedawno wprowadził do tego środowiska urządzenia emitujące energię elektromagnetyczną w szerokim zakresie częstotliwości. Ostatnie lata związane są z ogromnym wzrostem liczby i mocy źródeł wytwarzających pole elektromagnetyczne (PEM). Naturalne elektromagnetyczne środowisko Ziemi zostało, więc zakłócone przez PEM, których źródłem jest przede wszystkim ogromna liczba stacji radiowych, telewizyjnych, łączności satelitarnej, stacji radiolokacyjnych, radionawigacyjnych, CB-radio, radiotelefonia ruchoma, oraz w dużej mierze tele­fony komórkowe.

Pola sztuczne wytwarzane są przez wszystkie urządzenia elektryczne, przewody zasilające. Najczęściej spotykamy się z polami zmiennymi małej częstotliwości 50Hz, cechującej sieci zasilane nasze domy. Pole elektryczne jest wynikiem obecności napięcia w urządzeniu elektrycznym oraz w przewodzie doprowadzającym. Stąd wokół lampki występuje pole elektryczne, nawet, jeśli jest wyłączona. Pole to może występować wszędzie, gdzie znajdują się przewody zasilające. Jednakże przy zasilaniu 220V to pole jest bardzo małe rzędu od 1 do 100 mV. Jeżeli jednak mieszkamy w pobliżu linii wysokiego napięcia rzędu 600kV to natężenie na wysokości 1m może być równe 10 kV/m. Linie wysokiego napięcia są również niekorzystne, ponieważ wytwarzają dość znaczne pole magnetyczne, które wynosi na wysokości 1 m od 10 do 30 μT. Wszystko to jest jednak nic w porównaniu z silnikami, jednakże te pola są najczęściej krótkotrwałe. Również w każdym domu posiadamy urządzenia grzewcze. Najgorsze są poduszki elektryczne, wytwarzające duże pole w zakresie od 1 do 5 μT w pobliżu głowy. Niekorzystne jest mieszkanie w blokach w pobliżu transformatorów, lub tam gdzie przebiega dużo kabli zasilających np. na parterze. Mogą one powodować pole magnetyczne rzędu 1 do 3 µT na wysokości 30cm. Najgorzej jest oczywiście nocą, kiedy zwiększony jest pobór prądu. Na pewno nie poleca się instalowania ogrzewania podłogowego tam, gdzie spędzamy dużo czasu. To wszystko o polach, z jakimi możemy się spotkać jedynie w sieci energetycznej.

Kolejne pola elektromagnetyczne są już o częstotliwościach większych niż 50Hz. Czytając tekst na ekranie monitora jesteśmy narażeni na pole elektromagnetyczne o częstotliwości nawet do 100kHz. Pole to nie powstaje tylko z ekranu, ale z poszczególnych elementów.

Mówiąc o częstotliwościach wyższych, pochodzą one z nadajników telewizyjnych, radiowych, telefonii komórkowej lub z mikrofalówek. Telefony komórkowe mogą pracować w częstotliwości od 900 do 1800 MHz. Również istnieją kuchenki mikrofalowe czy radary, które pracują na częstotliwościach powyżej 2GHz. Jest to już częstotliwość, która szkodzi naszemu zdrowiu. Do tego dochodzą satelity, które pracują na bardzo dużych częstotliwościach np. Polsat 11,431 GHz. Jednakże do Ziemi docierają bardzo małe moce [14].

W 1975 r. samych nadajników zarejestrowanych w Międzynarodowej Izbie Reje­stracji Częstotliwości Radiowych w Genewie było ponad milion, ale w tym samym roku dodatkowo zgłoszono ponad 10 000 większych nadajników, których łączna moc jest ponad 540 MW, głównie w zakresie fal długich oraz średnich. Przy większych częstotliwościach sytuacja jest jeszcze bardziej skomplikowana: np. w USA w samej tylko lądowej sieci radiokomunikacji ruchomej działa ponad 9 mln nadaj­ników ruchomych oraz stacji bazowych. Jak wykazały badania przeprowadzone przez Międzynarodową Izbę Rejestracji Częstotliwości w Genewie, wzrost liczby źródeł pola elektromagnetycznego dla celów rozsiewczych ma charakter wykładniczy i co ważne charakteryzuje się 6 % przyrostem rocznym, co oznacza praktycz­nie podwojenie się liczby nadajników, co ok. 10 lat [1].

Pola elektromagnetyczne mogą być stałe i zmienne w czasie. Zmienność pól wyraża się przez liczbę zmian na sekundę, czyli jest to częstotliwość, wyrażana w Hz. Długość fali dla pól zmiennych w próżni wyraża się wzorem:

l = c / f (2.1)

gdzie:

c - prędkość światła, równa 3∙10⁸ [m/s],

f - częstotliwość fali [Hz].

Tabela 2.2 Spektrum elektromagnetyczne

Rodzaj pola	Częstotliwość [Hz]	Rodzaj promieniowania	Typowe źródła
Jonizujące	10^25	promieniowanie kosmiczne	kosmos
		10^21	promieniowanie γ	rozpad radioaktywny
		10^20	promieniowanie X	aparatura medyczna
	Niejonizujące	10^16	nadfiolet	światło słoneczne
		10^14	światło widzialne	lampy oświetleniowe
		10^12	podczerwień	lampy grzejne
		10^11	fale milimetrowe	urządzenia radarowe
		10 GHz	fale centymetrowe	łączność satelitarna
		1 GHz	UHF/TV	kuchenki mikrofalowe, telefony komórkowe
		100 MHz	VHF/TV	telewizja
		od 10^8 do 10^5	HF/radio	łączność radiowa
		3 kHz	VLF	telewizory, monitory
		od 300 do 50	ELF	sieć zasilająca
		0	DC	magnesy trwałe, ziemskie pole magnetyczne

Tabela 2.2 przedstawia zakres częstotliwości, w jakich występują poszczególne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego.

Aby bardziej przybliżyć sztuczne źródła pól elektromagnetycznych w kolejnych podrozdziałach scharakteryzowano niektóre z nich, najczęściej pojawiające w rolnictwie.

2.3.1 Radiotelefony, CB - radio

Podczas pracy radiotelefonu w warunkach nadawania w otoczeniu jego anteny występują pola elektromagnetyczne. Antena nadawczo - odbiorcza radiotelefonów bazowych instalowana jest na dachu budynku lub wieży antenowej na wysokości ok. 30 m nad poziomem terenu. W przypadku stosowania radiotelefonów przewoźnych antena zainstalowana jest na karoserii pojazdu lub na specjalnym metalowym wsporni­ku, który posiadaj kontakt elektryczny z karoserią, która stanowi przeciwwagę dla anteny. Antena radiotelefonu przenośnego znajduje się przy nadajniku radiotelefonu Moc wyjściowa nadajnika anteny samochodowej nie powinna przekraczać 5 W. W zależności od przeznaczenia stosowane są radiotelefony osobiste, przenoś­ne, przewoźne oraz stacjonarne (bazowe). W Polsce istnieje 5500 lądowych sieci dyspozytorskich, w skład, których wchodzi około 10 000 stacji bazowych, 100 000 radiotelefonów samochodowych i 70 000 radiotelefonów przenośnych (osobistych) [36].

CB-radio jest to rodzaj telefonii ruchomej, pracującej w wydzielonym paśmie, stosowany przez osoby prywatne. Najwyższe zmierzone wartości natężenia pola elektrycznego od anteny zamontowanej na pojeździe zawierają się w przedziale wartości od 30 do 140 V/m. W odległości 3,2 m od anteny dla mocy wyjściowej nadajnika o mocy 4 W występował spadek wartości natężenia pola do mniej niż 2 V/m, ale w przypadku stosowania tzw. wzmacniacza mocy, co jest sprzeczne oraz nielegalne z obowiązującymi przepisami, spadek wartości natężenia pola występował dopiero przy odległości ok. 20 m od anteny nadawczej [4]. Poniżej w tabeli przedstawiono szczegółowe wyniki pomiarów natężenia pola elektromagnetycznego w okolicy anteny nadawczej CB.

Tabela 2.3 Natężenie pola elektromagnetycznego w otoczeniu anteny nadawczej CB

Moc wyjściowa nadajnika [W]	Wartość natężenia PEM [V/m]	Spadek wartości natężenia PEM<2 V/m w odległości [m]
4	30	3,2
10	140	12
4 + wzmacniacz	140	>20

Z danych przedstawionych w tabeli widać szkodliwe działanie CB, oraz jeszcze bardziej szkodliwego dla otoczenia stosowanie wzmacniacza mocy.

Kolejny podrozdział mówi o zagrożeniu, jakie stanowią dla rolnictwa oraz całego systemu biologicznego stacje radiowe i telewizyjne.

2.3.2 Stacje radiowe i telewizyjne

Anteny nadawcze stacji radiowych i telewizyjnych, jako źródła pola elektromagnetycznego, mają duże znaczenie dla środowiska naturalnego oraz rolnictwa. Ważne jest, zatem prześledzenie sposobu rozchodzenia się fal elektromagnetycznych w zależności od ich częstotliwości, która jest jednocześnie miarą długości tychże fal:

• fale długie, 15 kHz - 100 kHz. Rozchodzą się w postaci fali powierzchniowej na dość duże odległości. Fala powierzchniowa jest promieniowania przez antenę nadawczą, umieszczoną na niewielkiej wysokości nad ziemią i rozchodzi się wzdłuż powierzchni ziemi. Rozchodzenie się tego typu fal w zależy od parame­trów elektrycznych powierzchniowych warstw gruntu tj. od jego struktury, wilgotności oraz pokrycia terenu (lasy, budynki),

• fale średnie, 100 kHz - 1,5 MHz. Ich odbiór jest zapewniony na dość równym poziomie w zasięgu od 60 do 120 km od anteny, zależnie od długości fali i mocy nadajnika. Radiostacje bardziej odległe, czyli od 300 do 1500 km są odbierane tylko nocą dzięki falom odbitym od wyższych zjonizowanych warstw atmosfery. Odbiór fal odbitych ulega dość silnym wahaniom, nawet zanikom. Poza tym fale odbite docierając na znaczne odległości stały się w Europie czynni­kiem ograniczającym pierwotnie duże zasięgi stacji średniofalowych w warun­kach propagacji nocnych. Największy zasięg uzyskuje się nad morzem, a najmniejszy nad gruntem o małej przewodności (piaski, tereny miejskie, itp.),

• fale krótkie, 3 MHz - 30 MHz. Fale powierzchniowe tego zakresu zanikają już w odległości od kilku do kilkunastu kilometrów. Odbiór fal krótkich odbywa się z wykorzystaniem fal jonosferycznych. Fale krótkie podlegają w jonosferze tłumieniu. Ze wzrostem długo­ści fali tłumienie się zwiększa. Minimalna wartość natężenia pola konieczna do względnie dobrego odbioru fal krótkich powinna być rzędu 100 V/m,

• fale ultrakrótkie, 30 MHz - 300 MHz. Fale te odbijają się od jonosfery w bardzo małym stopniu. Jonosfera ma wpływ tylko na rozprzestrzenianie się fal ultrakrótkich o częstotliwościach mniejszych od 100 MHz. Mogą rozchodzić się na odległości przewyższające odległość horyzontu. Główną rolę w takim rozchodzeniu się fal odgrywa w tym przypadku troposfera. Rozchodzą się podobnie do fal świetlnych, z tą jednak różnicą, że dobrze przenikają np. przez mgłę oraz dym, dlatego też im mniejsza jest długość fali radiowej, tym bardziej stosują się do niej prawa optyki świetlnej. Obszarem najlepszego odbioru tychże fal będzie zawsze obszar widzialności optycznej. Poza horyzontem optycznym natężenie pola elektromagnetycznego wytworzonego przez antenę szybko maleje [38].

Ze sposobu rozchodzenia się fal elektromagnetycznych w zależności od rodza­ju stacji nadawczej wynika, że wytworzone pola elektromagnetyczne wzajemnie się przenikają, a w danym punkcie istnieje pole elektromagnetyczne złożone będące superpozycją szeregu pól prostych. Obliczony na podstawie tego widma poziom gęstości mocy sztucznego pola elektromagnetycznego, które jest wytworzone przez człowieka, w środowisku, które ma wysoki stopień zurbanizowania, dziesiątki razy przekracza poziom gęstości mocy pola elektromagnetycznego naturalnego.

2.3.3 Telefonia komórkowa

W ostatnich latach nastąpił szczególnie gwałtowny rozwój telefonii komórkowej. System telefonii komórkowej tworzą centrale telefoniczne zarządzające całym systemem i nadzorujące wieloma stacjami bazowymi. Każdy telefon komórkowy jest stale połączony ze stacją bazową, podczas jego pracy, w jego otoczeniu, w momencie uzyskania połączenia, występuje pole elektromagnetyczne o częstotliwości pracy odpowiedniej do nadajnika znajdującego się w telefonie. Również w otoczeniu urządzeń odbiorczych oraz nadawczych stacji występuje pole elektromagnetyczne o zakresie częstotliwości przydzielonej do danej stacji. Źródłem promieniowania elektromagnetycznego stacji bazowych są anteny nadawcze [3]. Dla kilku stacji bazowych, przeprowadzono pomiary gęstości mocy mikrofalowej, wynika stąd, że obszar promieniowania anten nadawczych, w przypadku zainstalowania ich na wolno stojących masztach na wysokości ok. 45 m, jest niedostępny dla ludzi. Natomiast w przypadku zainstalowania anten na dachach wysokich budynków, w obszarze dostępnym dla ludzi zmierzone wartości gęstości mocy mikrofalowej wynosiły od 0,001 do 4 W/m². Badania, które przeprowadzone zostały w otoczeniu telefonów komórkowych pokazały, że są one źródłem silnych pól elektromagnetycznych, wartości gęstości mocy na wysokości głowy i oczu odpowiadały wartościom ze strefy zagrożenia dla ekspozycji zawodowej.

Dozymetryczną wielkością, którą operują zalecenia międzynarodowe dotyczące ochrony przed promieniowaniem jest tzw. SAR (ang. Specific Absorption Rate). Wielkość tę mierzy się w W/kg. Charakteryzuje ona ilościowo pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego przez ciało ludzkie i ma sens mocy absorbowanej w jednostce masy ciała [26].

Źródłem szkodliwego pola elektromagnetycznego może być sam maszt nadawczy oraz pośrednio konstrukcje metalowe znajdujące się w otoczeniu nadajników. Konstrukcje te staja się tzw. wtórnymi źródłami pola, przy dotykaniu tych konstrukcji zgromadzona energia elektryczna jest rozładowywana przez przepływ prądu przez ciało.

Rozładowanie energii elektrycznej odebranej przez konstrukcje metalowe w otoczeniu stacji nadawczych może także spowodować iskrzenie oraz np. zapłon parującej benzyny w składach paliw, stacjach paliw.

2.3.4 Elektroenergetyczne linie napowietrzne wysokiego napięcia

Istotnym zjawiskiem towarzyszącym pracy linii elektroenergetycznej jest występowanie dookoła niej pola elektromagnetycznego, które przy odpowiednio dużych wartościach może wpływać na rolnictwo poprzez oddziaływanie dwóch niezależnych składowych - elektrycznej E oraz magnetycznej H. Na szczególną uwagę zasługują tu linie wysokiego napięcia, ze względu na powszechność występowania w każdym praktycznie krajobrazie oraz przez fakt generowania przez nie pól o znaczących wartościach. Przyczyną powstania pola elektrycznego jest napięcie istniejące pomiędzy poszczególnymi przewodami linii przesyłowej a ziemią. Z kolei prąd płynący przewodami linii jest przyczyną powstania pola magnetycznego.

Od kilkunastu lat w środkach masowego przekazu pojawiają się doniesienia o niekorzystnym oddziaływaniu pól elektromagnetycznych wytwarzanych przez urządzenia nadawcze na ogół środowiska w tym na rolnictwo. Kontrowersje wobec obaw, że ekspozycja na działanie pól elektrycznych i magnetycznych stwarza biologiczne ryzyko dla zdrowia ludzi oraz zwierząt spowodowały podjęcie szeroko zakrojonych badań przez wiele ośrodków badawczych na całym świecie.

Chociaż aktualna wiedza na temat efektów biologicznych występujących przy ekspozycji w polu elektromagnetycznym jest dość obszerna, to wyniki badań mechanizmu interakcji: pole elektromagnetyczne - organizmy żywe są, co najmniej skromne. Aktualnie realizowane programy badawcze dają nadzieję na uzyskanie interesujących i jednoznacznych wyników. Intensywność występowania PEM jest kontrolowana i w niektórych przypadkach podlega ograniczeniom na tyle na ile uzasadnia to obecny stan wiedzy dotyczącej oddziaływania pól elektromagnetycznych na organizmy wchodzące w skład środowiska, a także na możliwości techniczne. W wielu krajach, zarówno jak i w Polsce występują odnośni tego niezależne przepisy ochronne [47].

W Polsce istnieją napowietrzne linie wysokiego napięcia o napięciach znamio­nowych: 110, 220, 400 i 750 kV. Linie o napięciu znamionowym niższym od 110 kV (15-30 kV) wytwarzają pole elektryczne o pomijalnie małym natężeniu, z tego względu (w zakresie ochrony rolnictwa) nie bierze się ich pod uwagę zarówno w przepisach, jak i w analizach oddziaływania na środowisko. Sumaryczna długość napowietrznych linii elektroenergetycznych napięcia 110 kV wynosi ok. 30 500 km, linii o napięciu 220 kV ok. 8 200 km, linii o napięciu 400 kV ok. 4 500 km. Jest tylko jedna linia 750 kV, która łączy systemy energetyczne Polski i Ukrainy. Przechodzi ona z Rzeszowa do granicy państwo­wej. Jest ona długości (na terenie Polski) 114,1 km. Na terenie zabudowy wielkomiejskiej praktycznie nie występują linie o napię­ciu znamionowym 400 kV i 750 kV.

Poza zagrożeniami wynikającymi z awaryjnych sytuacji występujących pod­czas eksploatacji linii i zabezpieczeniem przed ich skutkami w postaci utworzenia strefy skrzyżowania, czynna linia wysokiego napięcia jest źródłem powstawania w jej otoczeniu następujących czynników fizycznych:

• pola elektrycznego,

• pola magnetycznego,

• szumów akustycznych i wibracji,

które to czynniki mogą w pewnych warunkach oddziaływać w sposób niekorzystny, a nawet szkodliwy na organizmy żywe, w tym także na organizm ludzki. Mogą one również wpływać w sposób niekorzystny na inne elementy ekosystemu, np. na świat roślinny.

Można ponadto wspomnieć, że pracujące linie przesyłowe wysokiego napięcia mogą być, w pewnych warunkach, źródłem innych czynników chemicznych i fizycznych, np. ozonu czy dwutlenku azotu. Należy jednak zaznaczyć, że poziom emisji tych czynników jest zupełnie pomijalny, szczególnie dla linii o napię­ciu 110kV [28].

W związku, z tym, że całkowite wyeliminowanie czy też znaczne ograniczenie wielkości tych czynników nie jest możliwe lub pociąga za sobą znaczne koszty, w wielu krajach, w tym także i w Polsce opracowane zostały przepisy, które w formie aktów prawnych, zaleceń bądź norm określają zasady ochrony od zagro­żeń stwarzanych przez linie elektroenergetyczną, oraz ustanawiają strefy ochronne w otoczeniu tego rodzaju inwestycji [21].

Na wartość i rozkład natężenia pola elektrycznego w otoczeniu linii 110 kV wpływają głównie następujące parametry:

• napięcie robocze linii,

• odległość przewodów fazowych od ziemi,

• liczba i układ przewodów fazowych, a w liniach dwu lub więcej torowych wzajemne usytuowanie przewodów tej samej fazy,

• średnica przewodów.

Inne elementy konstrukcyjne linii np. przewody odgromowe, itp. mają mniej­szy wpływ na natężenie pola.

Ponadto na rozkład natężenia pola elektrycznego w pobliżu linii wpływają ele­menty otoczenia, jak: drzewa, zabudowania, płoty, itp.

Rys. 2.1 Rozkład natężenia składowej elektrycznej pola elektromagnetycznego wokół napowietrznej linii elektroenergetycznej

Przy określonej sylwetce słupa natężenie pola elektrycznego w otoczeniu linii zależy od odległości przewód fazowy - ziemia i wzrasta w miarę zmniejszania się tej odległości.

Największa wartość natężenia pola elektrycznego występuje zwykle pod skraj­nymi przewodami, nieco na zewnątrz rzutu poziomego linii, z tym, że maksimum wartości występuje w środku przęsła (Rys. 2.1).

Niżej podano tabelę, która w pewien sposób zobrazuje zasięgi pól elektrycznych o natężeniach 1 kV/m i 10 kV/m.

Tabela 2.4 Zasięgi pól elektrycznych o natężeniach 1 i 10 kV/m w otoczeniu linii wysokiego napięcia

Napięcie znamionowe linii	Odległości od przewodów w jakich natężenie pola jest
		< 1 kV/m	< 10 kV/m
110 kV	14,5 m	4 m
220 kV	26 m	5,5 m
400 kV	33 m	8,5 m
750 kV	65 m	15 m

Poza prądem obciążenia decydujący wpływ na wartość natężenia pola mag­netycznego wytwarzanego przez przewody linii ele­ktroenergetycznej ma odległość przewodów fazowych od ziemi. Jeżeli przyjąć za poziom odniesienia wysokość 1,8 m nad powierzchnią ziemi (zgodnie z metody­ką pomiarów określoną w przepisach) to największych wartości natężenia pola magnetycznego należy się spodziewać w osi linii lub w niewielkiej od niej odległości, czyli w miejscu największego zwisu przewodów, a więc zazwyczaj w środku przęsła.

2.3.5 Stacje elektroenergetyczne WN/ŚN i ŚN/nN

Stacje elektroenergetyczne są elementami sieci przesyłowej oraz rozdzielczej, które to łączą poszczególne fragmenty systemów elektroenergetycznych, pozwalając na zmianę poziomów napięć przy znacznych mocach przesyłu. Są to obiekty zamknięte, na które wstęp mają jedynie osoby uprawnione, i które mają stosowne w tym celu upoważnienie. Wszystkie zarówno istniejące stacje jak i te planowane do realizacji, są wykonywane zgodnie z obowiązującymi w tym zakresie normami oraz przepisami, dotyczącymi poszczególnych elementów (szyny, aparatura, odstępy elektroizolacyjne). Podstawowe funkcjonalne elementy stacji, które są lub mogą być potencjalnym źródłem zagrożenia, są:

• rozdzielnie napowietrzne napięcia górnego/dolnego,

• rozdzielnie wnętrzowe,

• transformatory, autotransformatory,

• aparatura łączeniowa, pomiarowa i kontrolna.

Rozważania na temat ewentualnych uciążliwości dla środowiska stacji elektroenergetycznych wymagają na początku ustalenia czynników fizycznych towarzyszących ich pracy. Pracująca stacja elektroenergetyczna jest niewątpliwie źródłem powstawania - przede wszystkim w bezpośrednim sąsiedztwie torów wysokonapięciowych i wielkoprądowych - czynników, które w pewnych warunkach mogą oddziaływać na środowisko niekorzystnie. Do czynników tych można zaliczyć: pole elektryczne, pole magnetyczne, hałas oraz wibracje. Nas oczywiście interesowały będą dwie pierwsze kwestie. Oddziaływanie pola elektromagnetycznego, którego źródłem są elementy wysokonapięciowe, tory wielkoprądowe nabiera większego znaczenia, gdy natężenie pola elektrycznego lub magnetycznego na terenie stacji przekracza dopuszczalne poziomy sprecyzowane w rozporządzeniu, dotyczącym ekspozycji zawodowej oraz gdy natężenie pola elektrycznego lub magnetycznego poza terenem stacji przekracza dopuszczalne poziomy określone w rozporządzeniu dotyczącym ekspozycji środowiskowej. Dla pól elektrycznych o częstotliwości 50 Hz za strefę niebezpieczną uważa się obszar, w którym natężenie pola elektrycznego E przekracza 20 kV/m. Strefę zagrożenia stanowi obszar, w którym natężenie pola elektrycznego E zawiera się w granicach

10 kV/m < E < 20 kV/m

przy czym dopuszczalna wartość narażenia na wpływ pola elektrycznego w tej strefie określone jest wzorem:

D_E = E² ⋅ t (2.2)

gdzie:

E - natężenie pola elektrycznego działające na pracownika w czasie t [h], przy czym t ≤ 8 h

Dla pól tej strefy wartość D_E nie może przekraczać 800 (kV/m)² ⋅ t, przy czym gdy ekspozycja na działanie dotyczy tylko kończyn, dopuszcza się zwiększone ich narażenie nawet do 5 razy większych natężeń dopuszczalnych dla całego ciała. Liczne badania prowadzone na terenie całego kraju, przy stacjach elektroenergetycznych o napięciu 400, 220, i 110 kV wskazują, że dopuszczalne poziomy pola elektrycznego są przekroczone wyłącznie przy niewielkich obszarach terenu stacji elektroenergetycznych, ale jednak, choć dzieje się tak głównie w bezpośredniej bliskości przekładników i niektórych typów wyłączników. Dla pracowników stacji nie powinno to stanowić problemu gdyż ich przebywanie w miejscach gdzie dopuszczalne normy zostały przekroczone jest zazwyczaj bardzo krótki. Dla pól magnetycznych częstotliwości 50 Hz za niebezpieczny uważa się obszar, na którym natężenie pola magnetycznego H przekracza wartość 2000 A/m. Jeżeli mowa o strefie zagrożenia to jest to obszar w którym natężenie pola magnetycznego jest w granicach

200 A/m < H < 2000 A/m

natomiast dopuszczalne narażenie na wpływ pola magnetycznego w tej strefie wyrażone jest wartością określoną wzorem:

D_H = H² ⋅ t (2.3)

gdzie:

H - natężenie pola magnetycznego działające na człowieka w czasie t.

Dla pól tej strefy wartość D_H nie może przekraczać 0,32 (kA/m)² ⋅ t, przy czym gdy ekspozycja na działanie dotyczy tylko kończyn, dopuszcza się zwiększone ich narażenie na pole magnetyczne o natężeniach 5 razy większych dla całego ciała. Przeprowadzane zostały na stacjach elektroenergetycznych pomiary, w stacjach o napięciach 400, 220 i 110 kV pokazują one, że jeżeli chodzi o pole magnetyczne to dopuszczalne wartości poziomów pól magnetycznych nie zostały tu przekroczone. Jednak należy tu podkreślić, że prowadzone pomiary były podczas niewielkich dla stacji obciążeń, przy czym nie uwzględniono tu odpowiednich przeliczeń, czyli przy pełnym obciążeniu, przeciążeniu można spodziewać się pól magnetycznych o znacznie większych wartościach niż pomierzone. Niekiedy jednak staje się niezbędnym określenie poziomów pól elektromagnetycznych poza terenem stacji elektroenergetycznej, przede wszystkim w niedalekim jej sąsiedztwie. Dla przeprowadzenia merytorycznie poprawnej oceny oddziaływania na środowisko pola elektromagnetycznego, wytwarzanego przez układy wysokonapięciowe tory wielkoprądowe eksploatowanej stacji elektroenergetycznej, istotne jest zagadnienie identyfikacji tych pól, jak już wspomniano, w bezpośrednim sąsiedztwie tej stacji, ocenie takiej nie podlega ogrodzony obszar stacji, jako teren ruchu elektrycznego oraz niedostępny dla osób postronnych. Innym problemem przy sporządzaniu jakichkolwiek raportów oddziaływania na rolnictwo jest zagadnienie wpływu linii elektroenergetycznych, ale dla nas zostało to już omówione we wcześniejszych rozdziałach. W celu określenia wartości pola elektromagnetycznego dokonuje się pomiarów kontrolnych na obszarach przylegających do stacji elektroenergetycznych. Pomiary te wykonuje się nad powierzchnią ziemi lub na innych powierzchniach, na których mogą znajdować się ludzie oraz zwierzęta, na powierzchniach spełniających rolę tarasów, balkonów, podestów, także pomiarów dokonuje się w pobliżu obiektów budowlanych, w odległości nie mniejszej niż 1,6 m od ścian tychże obiektów. Pomiary te wykonuje się na wysokości 0,2 do 0,3 m nad wspomnianymi powyżej powierzchniami. Podobnie zresztą wykonuje się pomiary dla linii elektroenergetycznych, przy wskazaniu, że pomiary wykonuje się przy dobrej pogodzie, oczywiście miernikiem spełniającym wymagania przepisów metrologicznych, z tym, że aby zapobiec zniekształceniu pola nie należy sondy miernika zbliżać do konstrukcji przewodzących. Gdy pomiary są wykonane trzeba jeszcze tylko uwzględnić największe spodziewane wartości narażenia na PEM, ażeby to zrobić należy wyniki pomiarów przeliczyć na największe dopuszczalne napięcie robocze oraz maksymalny prąd obciążenia. Zgodnie z przepisami dopuszczalny poziom pola elektrycznego E o częstotliwości 50 Hz, w miejscu dostępnym dla ludzi i nie tylko, nie powinien przekraczać wartości 10 kV/m, jeżeli mowa natomiast o terenach, które są przeznaczone pod zabudowę to przepisy mówią już o wartości 1 kV/m. Z punktu widzenia ochrony rolnictwa konieczne jest określenie progowych wartości natężenia pola elektrycznego, które może wystąpić na badanym obszarze, jak również istotne jest wyznaczenie terenów, stref, w których natężenie pola może przekroczyć wartość 1 kV/m, chodzi tu o najbardziej niekorzystna pracę źródła pola, np.: maksymalne obciążenie napięcie robocze czy maksymalny zwis linii wprowadzonych na teren stacji. Zgodnie z zapisami na temat dopuszczalnych wartości pola magnetycznego H o częstotliwości 50 Hz to jest ona równa 60 A/m, co oznacza, że przekroczenie tej wartości nie jest możliwe, jest niedozwolone w miejscach dostępu ludzi. Ze względu na zmienność obciążeń elementów stacji, konieczne jest (podobnie jak przy polu elektrycznym) obliczanie wyników pomiarów na największe dopuszczalne obciążenie. Podobnie jak omawiając pole elektryczne tak i tu największe wartości pola magnetycznego stwierdzono w obszarach zbliżonych do linii energetycznych. Natężenia pól magnetycznych od stacji elektroenergetycznej są niewielkie i nie przekraczają z całą pewnością wartości granicznej 60 A/m. Nie należy jednak uważać, że są to wartości całkowicie dopuszczalne dla zdrowia ludzi oraz zwierząt, są to tylko wielkości wyznaczone w celu pewnej ochrony, zapewnienia dostatecznego bezpieczeństwa. Mieszkańcy lokali oraz znajdujących się niedaleko stacji rozdzielczych są zaniepokojeni oddziaływaniem pola elektromagnetycznego, spowodowane jest to coraz większym upowszechnieniem informacji na ten temat. Jest to także spowodowane nie zawsze dostateczną wiedzą społeczeństwa na to zagadnienie. W Polsce tak jak zresztą i w innych krajach stacje elektroenergetyczne ŚN/nN wykonywane są w budynkach mieszkalnych, najczęściej na najniższej kondygnacji budynku, w wydzielonym pomieszczeniu, i nie bez przyczyny wydawać się mogą protesty mieszkańców, gdyż przecież coraz częściej wewnętrzne rozdzielnie traktuje się jako źródła pola elektromagnetycznego częstotliwości sieciowej 50 Hz, które przenika do pomieszczeń sąsiednich, mieszkalnych. Składowa elektryczna jest silnie tłumiona przez metalowe elementy konstrukcyjne, natomiast problem sprawia składowa magnetyczna, która dowolnie przenika przez wszystkie elementy budowlane, właściwie bez przeszkód. Pomiary pól magnetycznych w takich pomieszczeniach ocenia się na rzędu kilku A/m, jak już wcześniej wspomniano norma mówi o 60 A/m, czyli pomierzone wartości są dużo mniejsze, ale nie znaczy to, że nie są one całkowicie nieszkodliwe dla zdrowia. Jest to tylko kwestia wykazania tego naukowo, tym bardziej, że ludzie przebywający w tych pomieszczeniach są narażeni długotrwale, czego nie uwzględniono [44].

2.3.6 Maszyny elektryczne

Maszyna elektryczna jest to urządzenie elektromechaniczne służące do przetwarzania energii. Cechą charakterystyczną maszyn elektrycznych jest to, że zachodzące w nich przemiany energii odbywają się za pośrednictwem pola elektromagnetycznego i przy udziale ruchu.

W myśl tej definicji transformator nie jest maszyną elektryczną. Jednakże w transformatorach i w maszynach elektrycznych zachodzą zjawiska wspólne, mianowicie są to zjawiska związane z indukcją elektromagnetyczną. Transformator to urządzenie przekształcające energię elektryczną o parametrach U₁, I₁ na energię elektryczną o parametrach U₂, I₂ bez zmiany częstotliwości.

Transformator jest elementem składającym się, z co najmniej dwóch uzwojeń, które są ze sobą sprzężone magnetyczne. Sprzężenie oznacza, że pole wytworzone w jednym uzwojeniu obejmuje uzwojenie drugie. Do działania wykorzystuje on zjawisko indukcji wzajemnej.

Zasada działania transformatora polega na tym, że zmiany prądu w uzwojeniu pierwotnym (z₁) wywołują zmiany pola magnetycznego (strumienia ϕ), które powodują indukowanie się siły elektromotorycznej samoindukcji. W uzwojeniu wtórnym (z₂) indukuje się natomiast siła elektromotoryczna indukcji wzajemnej (u₂). Wartości indukowanych sił są zależne od liczby zwojów poszczególnych uzwojeń oraz od szybkości zmian strumienia, wynika z tego, że dla poprawnej pracy transformator musi być zasilany napięciem zmiennym. Stosunek liczby zwojów uzwojenia wtórnego do pierwotnego nazywany jest przekładnią zwojową. Ilość przekazywanej energii z uzwojenia pierwotnego do wtórnego jest zależna od wartości sprzężenia obu uzwojeń, tzn. jak duża część strumienia uzwojenia pierwotnego obejmuje uzwojenie wtórne. Aby sprawność przekazywania energii była jak największa oba uzwojenia umieszczone są na wspólnym rdzeniu, dzięki czemu strumień rozproszenia i straty są minimalne. Największą grupę transformatorów stanowią transformatory sieciowe. Spełniają one dwa zadania, dopasowują wartość napięcia sieci do konkretnego zadania (zmniejszają je lub zwiększają) oraz stanowią separację galwaniczną obwodów wtórnych od sieci, zapewniając bezpieczeństwo użytkowania.

Maszynę elektryczną można zdefiniować jako przetwornik energii elektrycznej z udziałem ruchu lub bez. W myśl tej definicji transformator jest maszyną elektryczną bez udziału ruchu.

Bardzo istotną oraz liczną grupą maszyn elektrycznych, które spotyka się w rolnictwie są silniki elektryczne.

Silnik elektryczny, jest to maszyna służąca do przetwarzania energii elektrycznej na pracę mechaniczną.

Oczywiście trzeba tu powiedzieć, że maszyny elektryczne, w tym te, codziennego użytku w gospodarstwie domowym (odkurzacze, miksery, suszarki do włosów, przewody elektryczne w ścianach, itp.), które wytwarzają pole elektromagnetyczne, ich promieniowanie nakłada się na siebie, bo przecież występują wspólnie [14].

Najważniejszą rzeczą jest to, że zasada działania maszyn elektrycznych opiera się na zjawiskach pola elektromagnetycznego, w praktyce nie istnieją maszyny czy urządzenia elektryczne, których nie dotyka zjawisko magnetyzmu. Są to, więc urządzenia, których praca jest ściśle związana ze zjawiskiem pola elektromagnetycznego, z jego promieniowaniem.

3. Biologiczne konsekwencje sztucznych pól elektromagnetycznych

3.1 Ogólna ocena narażenia organizmów

Analiza charakterystyk pól elektromagnetycznych przechodzących przez próbki biologiczne pokazała, że pole elektromagnetyczne po przejściu przez substancję biologiczną może być selektywnie zaburzane. Otrzymane wyniki przeprowadzonych badań przeanalizowano w ramach teoretycznych modeli zakładających rezonansowe podstawy oddziaływania wolnozmiennych pól magnetycznych z układami biologicznymi. Pomiary spektroskopowe roztworów heminy i hemoglobiny pokazały, że ekspozycja na wolnozmienne pole magnetyczne w początkowym okresie opóźnia nieco proces starzenia się badanych roztworów. Ponadto przeprowadzono badania określające wpływ wolnozmiennego pola elektromagnetycznego na aktywność wybranych enzymów oraz na aktywność enzymów w medium hodowli komórkowych. Wyniki przeprowadzonych badań pokazują, że oddziaływanie wolnozmiennych pól elektromagnetycznych nie pozostaje bez wpływu na homeostazę, co jest istotne z medycznego punktu widzenia [17].

Pola elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości - radiofale i mikrofale są stałym składnikiem środowiska. Podstawowym źródłem energii elektromagnetycznej w środowisku są anteny nadawcze stacji radiowych, telewizyjnych oraz różnych urządzeń radiokomunikacyjnych czy też radiolokacyjnych, stacje rozdzielcze wraz z liniami energoelektrycznymi, coraz częstsze w naszym środowisku. Od kilku lat istotnym źródłem tej energii w środowisku są także systemy telefonii komórkowej. Ocena wielkości środowiska na pola elektromagnetyczne w różnych warunkach (duże i małe miasta, wsie, pola uprawne, budynki) wskazuje, że intensywność tych pól jest nadal niewielka i nie przekracza 1 - 3 mW/m² (przy dopuszczalnej w Polsce normie narażenia ludności 100 mW/m²), ale występują znaczne indywidualne różnice wielkości tego narażenia.

Energia promieniowania elektromagnetycznego wnika do wnętrza obiektów biologicznych i ulega tam przemianie w energię cieplną, co może powodować miejscowy lub uogólniony wzrost temperatury (efekty termiczne), jeżeli ilość energii jest dostatecznie duża. Mechanizmy i wartości graniczne prowadzące do występowania efektów termicznych promieniowania elektromagnetycznego są dobrze poznane w różnych warunkach termoregulacji ustroju. W polach elektromagnetycznych, których energia jest zbyt mała dla wywołania efektu termicznego (tzw. pola subtermiczne), możliwe jest występowanie tzw. efektów wtórnych, związanych z koncentracją energii pól elektromagnetycznych wokół dużych obiektów metalowych, działających podobnie jak anteny odbiorcze. Tak skoncentrowana energia elektromagnetyczna może oddziaływać na organizmy żywe jak znacznie silniejsze pola. Zasady ochrony przed polami elektromagnetycznymi i dopuszczalne normy narażenia pracowników oraz ludności, obowiązujące we wszystkich krajach, chronią skutecznie przed występowaniem efektu termicznego i efektów wtórnych pól elektromagnetycznych.

3.2 Oddziaływanie biologiczne PEM

Oddziaływanie biologiczne i ryzyko zdrowotne słabych pól elektromagnetycznych jest nadal przedmiotem kontrowersji naukowych, choć nie budzi już wątpliwości fakt, że długotrwała ekspozycja w takich polach może powodować mierzalne zmiany w różnych układach fizjologicznych. Obserwowane zmiany w układach fizjologicznych są na ogół niewielkie, przejściowe, trudne do odtworzenia i szybko zanikają po zakończeniu ekspozycji w polach elektromagnetycznych. Co więcej, niektóre zmiany fizjologiczne występują tylko w ściśle określonych warunkach ekspozycji (częstotliwość i/lub modulacja fali nośnej, intensywność pola), a mechanizm tych zmian jest zupełnie niezrozumiały. W dostępnej literaturze znajduje się duża liczba publikacji poświęconych oddziaływaniu biologicznemu słabych pól elektromagnetycznych, ale nie wszystkie one spełniają kryteria jakościowe. Krytyczny przegląd dostępnej literatury pozwala na wyróżnienie efektów biologicznych i zjawisk potwierdzonych w wielu różnych układach doświadczalnych i warunkach ekspozycji, efektów prawdopodobnych, ale wymagających jeszcze dalszego potwierdzenia, efektów przypuszczalnych, obserwowanych tylko w ściśle określonych warunkach i wreszcie efektów mało prawdopodobnych, niepotwierdzonych, choć opisywanych w literaturze naukowej. Taka rozbieżność w ocenie wartości dostępnego materiału wynika stąd, że pola elektromagnetyczne o intensywnościach niepowodujących efektu termicznego są bardzo słabym czynnikiem biologicznym i przez to łatwym do zakłócenia przez inne czynniki środowiska czy doświadczenia.

Wzrastająca intensywność pól elektromagnetycznych w środowisku oraz zwiększające się narażenie ludności na te pola wraz z wprowadzeniem, upowszechnianiem się nowoczesnych systemów telefonii komórkowej oraz bardzo intensywny rozwój elektryfikacji czynią koniecznym jednoznaczne określenie bezpieczeństwa stałego przebywania organizmów żywych w takich polach. Z drugiej strony istnieją dane wskazujące na fakt, że energia pól elektromagnetycznych może w niektórych warunkach powodować pobudzenie metabolizmu komórek i mieć działanie stymulujące dla układów adaptacyjnych organizmu. Tego typu potencjalnie korzystne efekty energii elektromagnetycznej są rzadko przedmiotem systemowych badań [43].

Źródła bliskie pól sztucznych otaczają człowieka bezpośrednio, wszędzie. Każde promieniowanie elektromagnetyczne posiada pewną energię. Jeżeli w polu tego promieniowania znajdzie się jakiś obiekt materialny, to wtedy nastąpi oddziaływanie między polem a tym obiektem, w wyniku, którego część energii może zostać przez obiekt pochłonięta. Pochłonięta energia powoduje zmiany w ruchu cząstek składowych obiektu. Jednakże zjawiska, które powodują pochłanianie energii są różne dla różnych częstotliwości pola.

Pole elektrostatyczne oddziałuje na organizmy żywe poprzez:

• indukowanie na powierzchniach, w tym także na powierzchni ciała lub w jego poszczególnych tkankach, ładunków elektrostatycznych,

• indukowanie wewnątrz obiektu prądu stałego,

• indukowanie dipoli i działanie na dipole trwałe (orientowanie ich zgodnie z kierunkiem pola) [1].

Główną, dobrze rozpoznaną przyczyną działania biologicznego elektryczności statycznej są wstrząsy elektryczne przy rozładowaniu nagromadzonego ładunku. Może ona również zakłócać działanie narządów „elektrycznych". Przypuszcza się także, że nagromadzenie dużego ładunku elektrycznego na powierzchni ciała powoduje zmianę całkowitego pola naturalnego działającego na organizm, a co za tym idzie zakłócenie niektórych jego funkcji mogących od tego pola zależeć.

Działanie biologiczne stałego prądu elektrycznego może być spowodowane przez dokonaną w wyniku jego przepływu zmianę koncentracji jonów, która wywołuje polaryzację elektrolityczną i miejscowe różnice potencjałów elektrycznych [50].

Przykładem procesów związanych z przepływem prądu elektrycznego przez orga­nizm jest działanie serca i przewodzenie impulsu nerwowego. Statyczne pole magnetyczne działa siłą (Lorentza) na występujące w organizmie prądy elektryczne. Powstaje indukowane pole elektryczne zależne od gęstości prądu oraz szybkości zmian strumienia magnetycznego. Efektem oddziaływania elektrodynamicznego stałego pola magnetycznego jest powstawanie potencjałów elektrycznych, które jest spowodowane przepływem krwi. Można je zaobserwować np. w EKG w polach rzędu l T. Innym ważnym procesem fizjologicznym teoretycznie zmienianym pod wpływem stałych pól magnetycznych i ich oddziaływania elektro­dynamicznego jest przewodzenie impulsów nerwowych. Aczkolwiek wykazano, że oddziaływanie to jest niezmiernie słabe.

Pola o częstotliwościach do kilku MHz z fizycznego punktu widzenia bardzo niewiele różnią się od pól statycznych, tak, że nawet mówi się o nich jak o polach quasistatycznych. W związku z tym również mechanizmy oddziaływania z materiałami biologicznymi są podobne do tych, jakie występują dla pól statycznych. Również w tym przypadku oddziaływanie z obiektami biologicznymi za­chodzi na skutek zetknięcia się powierzchni tych obiektów z polami oraz na skutek oddziaływania pola elektromagnetycznego na ich wnętrze. Obiekt biologiczny poddany działaniu pola elektrycznego o małych częstotliwościach zachowuje się jak obiekt przewodzący.

Efekty biologiczne ekspozycji na pola elektromagnetyczne dużej oraz wielkiej częstotliwości można podzielić na następujące grupy:

• pochłanianie energii pól powoduje ogrzewanie tkanki (efekt termiczny). Zjawi­sko to jest dobrze poznane i powszechnie uznawane. Występuje ono szczegól­nie dla wyższych częstotliwości pola. Ze względu na dużą niejednorodność pochłaniania energii w układach biologicznych ogrzewanie polem elektromagnetycznym nie jest równoważne ogrzewaniu powodowane­mu przez inne formy energii,

• w polach o częstotliwościach poniżej 100 MHz - na skutek kontaktu z nieuziemionymi metalowymi obiektami w ciele człowieka mogą przepływać prądy elektryczne. W polach częstotliwości od 300 Hz do 100 kHz prądy takie (o wartościach wyższych niż wartości progowe dla odczucia lub bólu) mogą powodować stymulację tkanek elektrycznie pobudli­wych. Przy polach częstotliwości pomiędzy 100 kHz, a 100 MHz prądy kontaktowe o szczególnie dużej wartości mogą powodować występowanie poparzeń,

• w polach o częstotliwościach poniżej kilkuset kHz efektem dominującym jest stymulacja tkanki pobudliwej, będąca wynikiem indukowania przez pole elektromagnetyczne prądów w ciele. Dla tych niskich częstotliwości oddziaływania termiczne występują jedynie przy ekspozycji na poziomach znacznie przekraczających poziomy wymagane do działania na tkankę pobudliwą.

Powinno się przy tym pamiętać, że dla tych wszystkich wyżej wymienionych efektów biologicznych główną przyczyna jest zmiana energii pola elektromagne­tycznego na inne rodzaje energii. Przyjmując jako kryterium właściwości absorpcyjne ciała człowieka pole elektro­magnetyczne o zakresie radiofalowym można podzielić na cztery obszary:

• obszar subrezonansowy o częstotliwościach <30 MHz, w nim dominuje pochłanianie powierzchniowe przez tułów, i w tym zakresie pochłanianie energii wzrasta gwałtownie ze wzrostem częstotliwości. W szyi i kończynach pochłanianie może być znacznie większe,

• obszar rezonansowy, 30 MHz < 300 MHz dla całego ciała, a nawet do wyższych częstotliwości dla rezonansu poszczególnych części ciała, szcze­gólnie dla głowy,

• obszar „gorących punktów", 400 MHz < 3 GHz, w którym może wystąpić znaczne zlokalizowanie pochłaniania energii. Pochłanianie energii oraz rozmiary gorących punktów maleją wraz ze wzrostem częstotliwości,

• obszar pochłaniania powierzchniowego, > 3 GHz, w którym wzrost temperatury jest miejscowy i ograniczony jedynie do powierzchni ciała.

Przekształcanie energii elektrycznej na ciepło w tkankach pozostaje w prostej zależności od ilości zawartej w tkankach wody. Woda i jony, które się w niej znajdują stanowią pewien elektrolit tkankowy, od którego właśnie zależą właściwości dielektryczne tkanek: oporność właściwa, przenikalność, przewodność właściwa, stała dielektryczna. Ogólna ilość pochłoniętej energii elektromagnetycznej zależy w dużym stopniu od napromienianej powierzchni ciała, większym niż od napromieniowanej masy. Głębokość wnikania energii elektromagnetycznej do tkanek zależy od ich właści­wości dielektrycznych oraz od ilości zawartego w nich tłuszczu. Na pograniczu warstw sąsiadujących tkanek, mających odmienną strukturę następuje uginanie fal ele­ktromagnetycznych, co daje w wyniku powstanie „fali stojącej", co prowadzi do znacznego zwiększenia koncentracji energii elektromagnetycznej. Nasilenie efektu termicznego pod wpływem pól elektromagnetycznych jest proporcjonalne do natężenia pola lub gęstości strumienia energii. Organizm ludzki, także zwierzęcy może pochłaniać i zamieniać na ciepło 20 do 100 % padającej energii, częstotliwości powyżej 15 MHz. Jeżeli ilość dostarczonego tą drogą ciepła przekracza możliwości organizmu w jego rozproszeniu do otoczenia, to następuje przyrost temperatury ogólnej, prowadząc do udaru cieplnego i do śmierci termicz­nej.

Części przezierne oka, zwłaszcza soczewka, gonady męskie (jądra) oraz ośrodko­wy układ nerwowy wykazują dużą wrażliwość na działanie pól elektromagnetycznych. Wrażliwość narządów na energie elektromagnetyczną zależy np. od stopnia ich unaczynnienia oraz od częstości podziałów oraz stopnia zróżnicowania komórek. Organizm człowieka pochłania energię elektromagnetyczną nieliniowo w funkcji częstotliwości. Maksymalne pochłanianie energii zachodzi w przypadku działania wektora składowej elektrycznej E pola elektromagnetycznego równolegle do długiej osi ciała. W odniesieniu do standardowego człowieka wysokości 175 cm i masie 70 kg maksymalne pochłanianie energii występuje dla pola o częstotliwości około 70 MHz.

Wyniki badań przeprowadzonych na zwierzętach świadczą o tym, iż w widmie fal elektromagnetycznych ze względu na efekty działania występują swoiste „okienka częstotliwościowe i amplitudowe". Należy jednak zaznaczyć, iż pomi­mo dużej liczby badań doświadczalnych przeprowadzanych w wielu ośrodkach na­ukowych na całym świecie dotychczas nie udało się doprowadzić do ujednolicenia koncepcji dotyczących mechanizmów działania pól elektromagnetycznych na organizmy żywe [17]. Podstawowa trudność stanowi niewątpliwie niedosta­tek wiedzy o regulacyjnej roli odgrywanej przez pola elektromagnetyczne w przebiegu procesów życiowych w komórkach, tkankach, organach oraz całych organizmach. Zapoczątkowane w pierwszej połowie lat osiemdziesiątych badania epidemiologiczne dotyczące wpływu promieniowania elektromagnetycznego na organizm ludzki, głównie w aspekcie zachorowalności na nowotwory czy zwiększonej umieralności, także nie dały jednoznacznej i spójnej odpowiedzi. W kilku doniesieniach stwierdzono związek między zachorowaniem na nowotwór a zawodową ekspozycja na pole elektromagnetyczne. W wielu innych jednak takiego związku nie znaleziono. Praktycznie, każdy badacz według własnej klasyfikacji zaliczał poszczególne osoby do pracowników narażonych na promieniowanie elektromagnetyczne. Nie były prowadzone dokładne pomiary indywidualnego narażenia, ani nie określono precyzyjnie parametrów ekspozycji w żadnym z tych badań. Przedwczesne byłoby, więc wyciągnięcie wniosku o istniejącej zależ­ności między narażeniem na pole elektromagnetyczne a występowaniem takich czy innych schorzeń, niemniej takiego poglądu nie można odrzucić. Wprowadzone obowiązkowe badania lekarskie wstępne i okresowe u pracow­ników narażonych na pola elektromagnetyczne ujawniły zmiany subiektywne oraz obiektywne w stanie zdrowia tych pracowników. Zmiany te mają przeważnie charakter czynnościowy i cofają się po przerwaniu narażenia na pola elektromagnetyczne. Wśród dolegliwości wystę­pują: bóle głowy, drażliwość nerwowa, wrażenia słuchowe, wypadanie włosów, impotencja płciowa, osłabienie popędu płciowego, nieregularność menstruacji, pieczenie pod powiekami i łzawienie, osłabienie apetytu, pocenie się, suchość skóry. Do dolegliwości także należą: zmiany rytmu fal EEG, dys­kretne zmiany w EKG, rozmaite objawy nerwicowe. Zespół w/w dole­gliwości, objawów określono ogólnym pojęciem „choroby radiofalowej". W aktualnym wykazie chorób zawodowych zmiany: w narządzie wzroku, czynnościowe w układzie nerwowym, w układzie bodźcowo-przewodzącym ser­ca i w gonadach wymienione są jako te, które mogą wystąpić pod wpływem narażenia zawodowego na pola elektromagnetyczne [50].

4. Wzajemne oddziaływanie pól elektromagnetycznych oraz obiektów biologicznych

4.1 Skutki efektów termicznych

Zmierzono efekty termiczne wywołane pochłonięciem energii elektromagnetycznej przez organizm. Dla bardzo małych natężeń pól elektromagnetycznych nie stwierdza się zmiany temperatury w tkankach. Wzrost temperatury stwierdza się dopiero pod wpływem narażenia na dostatecznie duże natężenie pola elektromagnetycznego. Jeśli przyrost temperatury organizmu przekracza jego zdolności do jej rozproszenia, wtedy może dojść do zjawisk zwanych hipertermią i uszkodzeń takich jak: oparzenia, wylewy krwi, martwica tkanek, czy śmierć. Rodzaj i rozmiar uszkodzeń zależy od wrażliwości tkanki na zmianę temperatury. Naukowcy sugerują, że istnieją progowe wartości mocy pochłoniętej i gęstości mocy padającej dla każdego organizmu, które powodują charakterystyczne zmiany ogólnoustrojowe oraz tkankowe. Wyniki uzyskane podczas badań przeprowadzonych na szczurach pokazują, że działanie pól elektromagnetycznych na tkanki żywego organizmu polega na pobudzeniu atomów i cząstek, które wpływają bądź mogą wpływać na reakcje chemiczne zachodzące w organizmie.

W badaniach zaobserwowano odmienne reakcje różnych gatunków zwierząt na zadziałanie pola elektromagnetycznego. U badanych zwierząt obserwowano różne fazy zaburzeń termoregulacyjnych, aż do śmierci. Naukowcy wykazali, że także otaczające środowisko, jego warunki, wpływają na wzrost temperatury, a mianowicie: wyższa temperatura oraz wilgotność otoczenia nasilają stres termiczny, wzmożony ruch powietrza natomiast ten stres osłabia. Wykazano, że pokrycie ciała włosiem zwiększa skutki termiczne, powtarzane natomiast narażanie na działanie pola elektromagnetycznego prowadzi w rezultacie do wyczerpania organizmu [25]. Udowodniono także, że krążenie krwi jest bardzo skutecznym systemem rozprowadzania ciepła po całym organizmie. Pochłanianie energii może powodować miejscowe skutki makroskopowe w najrozmaitszych narządach. Jak widać, efekty biologiczne wynikające ze wzrostu temperatury, wywołanej pochłanianiem energii promieniowania elektromagnetycznego, są oczywiste.

Grzanie się tkanek zwierząt i ogólny wzrost temperatury ca­łego ciała pod wpływem PEM zależy nie tylko od wielkości energii PEM przetwarzanej na energię cieplną, lecz również w znacznym stopniu od termoregulacyjnych własności organizmu.

U zwierząt stałocieplnych (ptaków i ssaków) przy danej tem­peraturze ciała wynikowa przemiana cieplna jest sumą algebra­iczną ciepła powstałego przy procesach przemiany materii, strat ciepła w wyniku wypromieniowania oraz ciepła parowania pod­czas oddychania (u człowieka dochodzą jeszcze straty ciepła w wy­niku pocenia się).

Doświadczenia przeprowadzane na modelach imitujących ciała zwierząt wykazały, że wraz ze wzrostem obję­tości ciała wzrasta czas potrzebny na jego ogrzanie do żądanej temperatury przy napromieniowywaniu PEM określonej mocy. Tłumaczy się to po pierwsze tym, że do ogrzania większej obję­tości wymagana jest większa ilość kalorii i po drugie tym, że przy jednakowych głębokościach wnikania energii PEM do tkan­ki część objętości, w której następuje absorpcja będzie tym więk­sza, im mniejsza jest objętość ciała napromieniowywanego. Jeżeli PEM o częstotliwości 300 MHz wnika na głębokość 2,5 cm (dla tkanki mięśniowej), to znaczy, że w przypadku szczura energia PEM jest praktycznie absorbowana przez całe ciało, a w przypadku psa tylko przez nieznaczną warstwę powierzchniową ciała.

Znaczną ilość badań doświadczalnych poświęcono wyjaśnieniu zależności wytwarzania się ciepła w tkankach zwierząt od inten­sywności oraz czasu działania pól elektromagnetycznych, oraz wyjaśnieniu charakteru rozkładu temperatury w tkankach. Jednak wyniki większości tych doświadczeń były sprzeczne: w jednych przypadkach zanotowano znacznie silniejsze grzanie się tkanek głęboko położonych w porównaniu do powierzchniowych, w innych przeciwnie, tj. powierzchniowych w stosunku do głę­biej położonych, a jeszcze w innych zauważono występowanie zarówno ujemnych jak i dodatnich gradientów temperatury w za­leżności od warunków działania PEM. Zasadnicze przyczyny tych rozbieżności tkwią prawdopodobnie w niedoskonałości dawkowania pochłanianej mocy oraz nieporównywalności warunków przeprowadzania doświadczeń.

Podsumowując, należy zaznaczyć, że w pracach poświęconych zagadnieniu efektu cieplnego PEM niejednokrotnie dyskutowano możliwość selektywnego nagrzewania się mikrocząsteczek w ośrodku biologicznym, bez towarzyszącego analogicznego na­grzewania się otaczającego je ośrodka. Jednakże teoretyczna ana­liza tego zagadnienia wykazała, że tego typu selektywne nagrzewanie jest możliwe tylko w przypadku dostatecznie dużych cząsteczek o średnicy nie mniejszej niż l mm, dlatego też nie ma podstaw, aby liczyć na selektywne na­grzewanie cząsteczek (komórek bakterii) bez nagrzewania się otaczającego ośrodka, w którym są zawieszone.

4.2 Nietermiczne efekty PEM

W ostatnich latach przeprowadzono badania niektórych interesujących mikroprocesów, zacho­dzących w środowiskach biologicznych pod wpływem działania PEM.

Pierwszy z procesów polega na tym, że pod wpływem ciągłych oraz impulsowych PEM wielkich i ultrawielkich częstotliwości (l - 100 MHz) suspensjowane cząsteczki węgla, krochmalu i mleka, erytrocyty i leukocyty ustawiają się łańcu­chowo wzdłuż linii sił pola elektrycznego. Każdy typ cząsteczek ma optymalną częstotliwość, przy której efekt ten powstaje już przy bardzo małych natężeniach pola.

Rozważania teoretyczne wykazały, że formowanie się łańcuchów następuje w wyniku przyciągania między cząstecz­kami, w których pod wpływem PEM indukują się ładunki dipo­lowe. W niepolarnym ośrodku dielektrycznym (olej) efekt ten następuje również przy małych częstotliwościach PEM, a nawet w polu elektrostatycznym. Natomiast w wodzie i w roz­tworze fizjologicznym, jony i cząsteczki dipolowe bocznikują PEM małych częstotliwości i dlatego efekt tworzenia się łańcuchów występuje tylko przy dostatecznie wielkich częstotliwościach (po­wyżej 10 MHz). Cząsteczki niesymetryczne ustawiają się równolegle bądź pro­stopadle do linii sił. Sposób ustawienia zależy od stosunku między przewodnością właściwą cząsteczek oraz otaczającego ośrodka oraz od częstotliwości PEM.

Drugi z procesów występuje pod wpływem silnych PEM bardzo wielkich częstotliwości w roztwo­rach białka, i innych makrocząsteczek biologicznych. Pod wpływem tego typu PEM wszystkie spolaryzowane boczne łańcuchy makrocząsteczek ustawiają się w kierunku elektrycz­nych linii sił, a to może spowodować rozerwanie wodorowych i innych wtórnych wewnątrz- oraz międzycząsteczkowych wiązań, a także zmianę strefy hydratacji (od której zależy stopień rozpuszczalności cząsteczek). Tego typu efekty mogłyby powodować denaturację lub koagulację cząsteczek, co stwierdza się doświadczalnie.

Trzeci z procesów, uwarunkowany działaniem sił Lorentza na jony elektrolitów umieszczonych w zmiennych polach, polega na tym, że na roztwór elektrolitu działają zmienia­jące się i wzajemnie prostopadłe pola elektryczne oraz magnetyczne. Pod wpływem sił Lorentza jony dodatnie i ujem­ne podążają w jednym kierunku, prostopadle do kierunku elek­trycznych linii sił. Występowanie takich efek­tów uzależnione jest od sumy, nie od różnicy ruchliwości jonów i wskazuje na możliwość po­wstawania takiego efektu w wyniku przechodzenia fali elektro­magnetycznej przez ośrodek.

Najbardziej interesującymi są jednak efekty rezonansowego pochłaniania energii PEM różnych częstotliwości przez środowi­ska biologiczne.

Widmo pochłaniania i wypromieniowywania energii przez różne substancje zawiera się w szerokim zakresie częstotliwości, od kilka Hz do dziesiątków GHz. Rozpatrywane są przejścia energe­tyczne pomiędzy bliskimi poziomami energetycznymi, do których należą obrotowe i inwersyjne poziomy cząsteczek, poziomy po­wstałe w wyniku wzajemnego oddziaływania momentów jąder i wewnętrznych pól elektrycznych, poziomy dyskretnej struktury atomów oraz cząsteczek. W związku z tzw. dyspersyjnymi siłami wzajem­nego oddziaływania roz­patrzono teoretycznie możliwość rezonansowego pochłaniania PEM przez cząsteczki białkowe. W białkach, zawierających szereg neutralnych oraz ujemnie naładowanych podstawowych grup bocznych, średnia kwadratowa wartość momentu dipolowego jest różna od zera nawet wtedy, gdy ich średni stały moment jest równy zeru. Jest to uwarunkowane tym, że liczba spolaryzowanych grup bocznych w cząsteczce białkowej zwykle przekracza ilość związanych z nimi protonów, tak, że istnieje mnóstwo możliwych konfiguracji rozkładu proto­nów w cząsteczce mało różniących się energią swobodną. Autorzy przypuszczają, że taki rezonansowy wpływ PEM na rozkład protonów w cząsteczce enzymu może doprowadzić do zmiany szybkości powstawania kompleksów enzym - substrat.

W sposób ogólny rozpatrywano również możliwość rezonan­sowego pochłaniania PEM przez całe ciało człowieka i zwierząt lub przez poszczególne jego fragmenty. Tak na przykład, efekt utraty przez zwierzęta kontroli nad funkcjami motorycznymi przy działaniu PEM na obszar głowy i kręgosłupa rozpatrywano pod kątem możliwości występowania rezonansu wewnątrz czaszki lub wzdłuż rdzenia kręgowego.

5. Konsekwencje degradacji środowiska elektromagnetycznego w odniesieniu do tkanek i narządów organizmów żywych

Rolnictwo - jest jedną z najstarszych dziedzin wytwórczości materialnej człowieka, której celem jest uzyskanie produktów roślinnych i zwierzęcych w wyniku uprawy roli i roślin (agrotechnika) oraz chowu i hodowli zwierząt (zootechnika). Stanowi jeden z podstawowych działów gospodarki narodowej, którego głównym celem jest dostarczenie żywności [6].

Dążność człowieka do polepszenia swoich warunków bytowania, rozwój gospodarki a przy tym zwiększanie się liczby ludności, ekspansywna eksploatacja środowiska przyrodniczego powodują degradację naszego otoczenia. Szczególnie w ostatnich latach daje się zauważyć eskalację powyższego, a o tyle godną uwagi, że przede wszystkim groźną dla zdrowia człowieka. Działanie sztucznych PEM, także poprzez przesłonięcie naturalnego tła elektromagnetycznego, spowodowało u ludzkości reakcje patologiczne, ujawniające się w strukturach i procesach organizmu. Istnieje wiele publikacji na temat wpływu pola elektromagnetycznego na system hormonalny, enzymatyczny, immunologiczny, czy też patomorfologię komórek, jednakże do tej pory prace te nie zostały usystematyzowane. Obecny stan wiedzy, obejmuje rozległą już dziedzinę doświadczeń oraz obserwacji klinicznych, wskazujących wpływ promieniowania elektromagnetycznego na organizm ludzki, przykładowo promieniowanie mikrofalowe:

• wpływa na gonady męskie, powodując bezpłodność,

• oddziałuje na przebieg cyklu menstruacyjnego,

• powoduje defekty wrodzone u noworodków,

• działa na rozkojarzenie więzi psychotropowej,

• oddziałuje na centralny układ nerwowy człowieka powodując stany depresji, agresji, bądź euforii, zmiany nastrojów emocjonalnych, psychiczne zmęczenie i dekoncentrację,

• wiąże się z patomorfologią tkanek i pojawieniem się komórek nowotworowych.

Ponadto wykazano doświadczalnie możliwość wpływu pola magnetycznego oraz pól elektrostatycznych na inicjowanie nowotworów przez zmianę stałej dielektrycznej tkanek, stwierdzono też pewne zbieżności pomiędzy wzmożoną zachorowalnością na białaczkę dzieci mieszkających obok linii 13 kV. W ostatnim okresie stwierdzono wpływ pola elektromagnetycznego na stężenie histonów w mózgu i wątrobie, dowiedziono także, że metabolizm też jest uzależniony od działania pola elektromagnetycznego.

Jeśli mowa o układzie krążenia i hormonalnym, warto wspomnieć, że także są pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego. W rytmie przesuwającego się potencjału elektrycznego ścian naczyniowych dokonuje się transport krwinek ze zorientowanym spinem elektronowym w hemoglobinie. Pola magnetyczne działają na diamagnetyczne leukocyty oraz paramagnetyczne erytrocyty.

W układzie krwiotwórczym mikrofale wywołują zaburzenia czynnościowe komórek, w zakresie podziałów mitotycznych, aparatu chromosalnego, syntezy DNA oraz działania enzymów. Zaburzenia te są zauważalne w zmianach kompleksów białkowych, mitochondriów, rybosomów i struktury DNA.

Mięsień sercowy jest źródłem pola elektromagnetycznego, które można rejestrować za pomocą elektrokardiografów. Indukcja pola magnetycznego serca wynosi 10^-11 T. Pole elektryczne serca ma złożoną strukturę multidipolową o ścisłej współzależności pól elektrycznego i magnetycznego wrażliwego na zewnętrzne pola szczególnie o częstotliwości 50 Hz.

Pola elektromagnetyczne, jego działanie w tkankach żywego organizmu polega na pobudzeniu ruchu cząstek i atomów, dzięki czemu obserwuje się wpływ na reakcje chemiczne i procesy bioelektroniczne związane z wodą oraz jonami. Pole to wywiera także duży wpływ na mechanoreceptory, które wykazują dużą wrażliwość na odkształcenia mechaniczne. Występują one głównie w skórze, zębach, kościach, mięśniach, ścięgnach, stawach, ściankach naczyń krwionośnych, lewej komorze serca, oskrzelach, włóknach nerwowych oraz w żołądku. Mechanoreceptory pobudzone bodźcem mechanicznym lub termicznym dokonują polaryzacji białka i w wyniku przemiany energii mechanicznej w elektryczną wokół nich pojawia się pole elektryczne. Zmiana pola elektrycznego w błonie komórek mechanoreceptora wpływa na zmianę potencjałów elektrycznych błon w obszarze kanałów jonoselektywnych, decydujących o przewodności elektrycznej błony. Powrót stężenia jonów do stanu pierwotnego uzależniony jest od zaniku pola elektrycznego. Każdy mechanoreceptor posiada swą specyfikę, a każde zewnętrzne pola nań wpływają.

W doświadczeniach z zakresu oddziaływań pól elektromagnetycznych często nie rozgranicza się efektów składowych pochodzących od pól elektrycznych i magnetycznych. Zauważyć jednak trzeba, że magnetotropizm jest nie tylko cechą całych organizmów, ale wykazują go poszczególne struktury organiczne. Wrażliwość żywych organizmów na zaburzenia słabych pól magnetycznych pochodzenia planetarnego wskazuje, że oddziaływania magnetyczne są istotniejsze, przynajmniej w ogólnej reakcji ustroju. Magnetotropizm wykazują leukocyty, erytrocyty, płytki krwi.

Istnieje prawdopodobnie pewien podstawowy stan magnetyczny każdego żywego ustroju, który może ulec zaburzeniu ze względu na zewnętrzne pola. Wpływ pól elektromagnetycznych rozciąga się na całość biocenozy, a więc faunę i florę oraz mikrofaunę i mikroflorę.

Medycyna pracy notuje patogenne działanie pól elektromagnetycznych, jednak bez właściwej interpretacji problemu [48]. Działanie pól elektromagnetycznych rozpatrywane jest w kontekście reakcji chemicznych, fotochemicznych i efektów termicznych. Aczkolwiek osiągnięcia bioelektroniki są już pokaźne, to problem jej upowszechniania sprowadza się do wykazania nieadekwatności modelu chemicznego organizmu [25].

Do tej pory jednak akceptacja patogennego działania pola elektromagnetycznego znalazła swoje odzwierciedlenie tylko i wyłącznie w luźnych przepisach dotyczących medycyny pracy.

5.1 Promieniowanie elektromagnetyczne a zmiany genetyczne, komórkowe

Złożoność badanych procesów sprawia, że brak jest jednoznacznych odpowiedzi w kwestii oddziaływania pól elektromagnetycznych na jakość struktury komórek. Uczeni przeprowadzali różnorakie badania po to, by wyciągnąć odpowiednie, najbardziej bliskie prawdy wnioski. Na podstawie nagromadzonych wyników doświadczeń można uogólnić wpływ oddziaływania pola elektromagnetycznego:

• aberracje chromosomów i zmiany mitotyczne można wywołać przez napromieniowanie mikrofalami o dużych gęstościach mocy. Są też w tej kwestii doniesienia o wymienionych skutkach powstałych pod wpływem napromieniowania małymi gęstościami mocy (aberracje chromosomów oraz zmiany mitotyczne stanowią potencjalne wskaźniki zmian biologicznych, lecz też nie mogą wyjaśnić uszkodzeń genetycznych powstałych w organizmie),

• ocena wzrostu komórek i zdolności syntezy DNA wykazuje, że istnieją gęstości mocy potrzebne do spowodowania uszkodzeń termicznych w organizmie.

Najnowsze badania wykazują, że różnica między komórką normalną a nowotworową wynika z błędu, związanego z jedną tylko literą kodu genetycznego. Nie wykluczyły one, że błąd taki może pojawić się w procesie replikacji na skutek oddziaływania z polami elektromagnetycznymi. Nauka poszła dalej, zaproponowano jeden z mechanizmów zakłócania przebiegu replikacji przez pole elektromagnetyczne, które, jak się okazało, można uważać za zaburzając częstość zespołu oscylatorów jonowych.

Innym mechanizmem zakłócającym przebieg replikacji może być absorpcja fotonu przez zespół atomów połączonych wiązaniem wodorowym. Cząstka zbudowana jest z dwóch nici polinukleotydowych wzajemnie powiązanych siecią prostopadłą do ich wiązań wodorowych. Nici te są spiralnie skręcone. Energia wiązania wodorowego, łączącego pary komplementarne wobec siebie, wynosi 0,2 - 0,8 eV. Energia tego rzędu jest wystarczająca do zniszczenia wspomnianych wiązań wodorowych. I tym samym następuje ingerencja w normalny przebieg replikacji. Istnieje także domysł, że przy pomocy pola elektromagnetycznego powstają nieprawidłowe enzymy, poprzez błędne połączenie par, tym samym może zostać zapoczątkowany nowy proces nowotworowy. Z najnowszych doniesień naukowych można wywnioskować następujące efekty działania pól elektromagnetycznych:

• błony komórkowe zmieniają swoją przepuszczalność poprzez zmianę przepuszczalności obecnych w błonie komórkowej swoistych kanałów jonowych sterowanych błonową różnicą potencjałów,

• zmienia się ładunek powierzchniowy szkieletu cytoplazmatycznego oraz organelli komórkowych. Następuje także zmiana poruszania się wewnątrzkomórkowych przekaźników informacji w pobliżu ich miejsc wiążących na receptorach wewnątrzkomórkowych,

• wzmożona produkcja RNA w jądrze komórkowym a także przechodzenie RNA do cytoplazmy pod wpływem pola elektrycznego o różnicy potencjałów 0,3 mV,

• wpływ wolnopulsujących pól elektromagnetycznych na syntezę DNA/RNA w komórkach tkanek zmineralizowanych oraz niezmineralizowanych,

• szereg różnego rodzaju komórek wykazuje fuzję komórkową inicjowaną elektrycznie [33].

Na podstawie uzyskanych wyników badań dotyczących szkodliwego działania PEM na czynność jąder oraz zmiany w rozwoju embrionów uogólniono, że:

• jeżeli napromieniowanie powoduje wzrost temperatury, może wpływać na reprodukcję i rozwój płodu,

• jeżeli gęstość mocy promieniowania zostanie odpowiednio zwiększona, może doprowadzić do odwracalnych uszkodzeń jąder zwierząt,

• napromieniowanie falami elektromagnetycznymi zwierząt ciężarnych może, w zależności od gęstości mocy oraz stadium ciąży doprowadzić do jej utraty bądź do pojawienia się zwiększonej liczby urodzeń martwych lub uszkodzonych [25].

Tym samym udowodniono, że u zwierząt w okresie ciężarnym promieniowanie elektromagnetyczne bez względu na siłę dawki, wyraźnie wpływa na liczbę wad wrodzonych u płodu.

5.2 Pole elektromagnetyczne a układ nerwowy

Układ nerwowy stanowi zespół komórek, tkanek i narządów, który wykonuje czynności odbierania bodźców, ich przekształcania w pobudzenia nerwowe oraz przesyłania tychże pobudzeń do poszczególnych narządów. Jak dotąd wyniki wszystkich badań nad działaniem pola elektromagnetycznego na organizmy żywe wskazują na to, że PEM o częstotliwościach od 50 do 60 Hz, jak również w zakresie mikrofalowym wpływają negatywnie na układ nerwowy zwierząt i ludzi. Stwierdzono, że silne pole elektromagnetyczne niskiej częstotliwości zakłóca prawidłowe działanie zarówno centralnego jak również obwodowego systemu nerwowego badanych organizmów. System nerwowy uważany jest za najczulszy indykator, reagujący na wpływy zewnętrznego pola elektrycznego o częstotliwości 50 Hz. Przejawia się to zakłóceniami w przepływie informacji biologicznej, która rozprzestrzenia się pod postacią impulsu nerwowego. Badania naukowe wskazują, że zewnętrzne pole elektryczne o częstotliwości przemysłowej 50 Hz, działając bezpośrednio na receptory powierzchniowe, poprzez zmniejszenie potencjału spoczynkowego nerwu będącego przedłużeniem receptora, powodują szybką jego reakcję na bodziec zewnętrzny. Zmiany biochemiczne, jakie zachodzą w mózgu, jako konsekwencja działania zewnętrznego PEM, mogą mieć istotny wpływ na czas kojarzenia i czas reakcji. Indukowany w organizmie eksponowany prąd przesunięcia może obniżać próg pobudliwości receptorów wewnętrznych, jak i spoczynkowy potencjał wegetatywny nerwów dośrodkowych. Zmiany strukturalne i chemiczne rdzenia nerwowego, należącego do ośrodkowego układu nerwowego, mogą mieć istotny wpływ na czas reakcji. Pierwsze badania nad wpływem pola elektromagnetycznego na zdrowie psychiczne przeprowadzano już w latach 70-tych, zajmowano się wtedy wpływem pól od linii wysokiego napięcia na zachowania ludzi. Co ciekawe, stwierdzono wtedy, że osoby mieszkające w pobliżu tychże linii są bardziej podatne na depresję, wykonano mapę lokalizacji samobójstw, i co się okazało: statystyczna większość samobójców mieszkała w pobliżu linii wysokiego napięcia. Inne badania natomiast (w Anglii) wykazały, że u ludzi mieszkających w pobliżu linii wysokiego napięcia częściej występowały migreny oraz bóle głowy. Także w Polsce zajmowano się tym zagadnieniem, choć dopiero w latach 90-tych. Na podstawie tychże badań w kraju stwierdzono brak jednoznacznej interpretacji wyników, udało się jednak zauważyć znaczne nasilenie objawów nerwicowych czy depresji w badanej populacji. Czynnikiem, który utrudniał wysnucie wniosków był panujący wtedy w okolicy hałas o znacznym natężeniu, co także mogło mieć istotny wpływ na objawy zaobserwowane u wyżej wymienionej populacji. Jednak zbiorcze wyniki wieloletnich badań wykazują, że opisywane w rozmaitych publikacjach obserwacje skutków przebywania w pobliżu linii wysokiego napięcia nie dają możliwości wyciągnięcia jednoznacznych wniosków, znacznie więcej jest w tych publikacjach negatywnych stwierdzeń niż udowodnionych skutków. Nie można ich jednak wykluczyć, myślę, że w najbliższym czasie nauka ruszy do przodu na, tyle, aby zjawiska te dokładnie wyjaśnić [45].

W całym organizmie zarówno człowieka jak i zwierząt rozmieszczone są receptory jako narządy do odbierania różnego rodzaju bodźców ze świata zewnętrznego. Pobudzenia nerwowe, jakie powstają właśnie w receptorach są doprowadzane do rdzenia kręgowego oraz do mózgu, tam są przetwarzane oraz kojarzone. Podczas dotychczas przeprowadzonych badań stwierdzono negatywne skutki promieniowania elektromagnetycznego na układ nerwowy zarówno ludzi jak i zwierząt. Stwierdzono, że układ nerwowy zwierząt odczuwa zmienne pole elektromagnetyczne niskich częstotliwości - 50 Hz. Sygnał biegnący od receptora, skierowany w stronę mózgu może być zakłócony pod wpływem pola elektromagnetycznego o częstotliwości 50 Hz. Zewnętrzne pole elektryczne o częstotliwości 50 - 60 Hz, działając bezpośrednio na receptory, powoduje szybszą reakcję na bodziec zewnętrzny. Zmiany, jakie zachodzą wewnątrz mózgu mogą mieć istotne znaczenie dla czasu kojarzenia i reakcji, mało tego pole elektryczne o tejże częstotliwości może na stałe obniżyć próg czułości receptorów. Wyniki eksperymentalne różnych autorów sugerują na zmiany stężenia wapna w mózgu pod wpływem pól elektromagnetycznych, np. pole elektryczne o częstotliwości od 140 do 200 Hz spowodowało zwiększony wypływ wapnia z synapsów oraz z kory mózgowia [25].

Przebadano wpływ pól elektromagnetycznych na izolowane tkanki, komórki oraz na organizmy jednokomórkowe i wyższe. Efektem bezpośredniego działania PEM na układ nerwowy były reakcje ruchowe zwierząt. Reakcję ucieczki zaobserwowano u chomików przy działaniu pola elektromagnetycznego o niskiej częstotliwości od 1 do 10 kHz. Psy, jak się okazało, unikają strefy napromieniowanej polem bardzo wysokiej częstotliwości, począwszy od 2800 MHz. Stwierdzono też, że zwierzęta orientują się, co do kierunku promieniowania w zakresie od 2800, do 24 000 MHz. Psy odwracały głowy w stronę źródła promieniowania, a szczury układały ciało w tym kierunku, a więc zachowywały się tak, jak gdyby istniał u nich swoisty zmysł elektromagnetyczny.

Najbardziej przekonywujące dowody działania PEM na układ nerwowy dały badania ich wpływu na odruchy. Na przykład stosowano PEM jako bodziec warunkowy przy wytwarzaniu reakcji odruchowo-warunkowej. Ciekawe są zwłaszcza tego rodzaju doświadczenia przeprowadzone na ludziach. Wypracowano u człowieka obronny odruch warunkowy na bodziec w postaci PEM o niskiej częstotliwości, (200 Hz), wytwarzanej przez wibrator umieszczony nad głową badanego. Odruch polegający na skurczu naczyń krwionośnych wywoływali u ludzi G. Plechanow i W. Wieduszkina. Na początku kojarzyli u osoby badanej oddziaływanie pola elektromagnetycznego (735 kHz) z bodźcem bezwarunkowym, którym było oziębienie. Wystarczyło zaledwie od 13 do 25 takich skojarzeń, aby wyrobić u osoby badanej długo utrzymujący się odruch warunkowy na PEM.

Stosowanie w ostatnich czasach coraz potężniejszych urządzeń nadawczych radiowych, telewizyjnych i radarowych spowodowało występowanie coraz częściej i wyraźniej objawów chorobowych u osób obsługujących te urządzenia. Profesor Stefan Manczarski (1899-1979), który wiele lat prowadził badania w tym zakresie, stwierdził, że u pracowników zatrudnionych przy obsłudze stacji radiowych i przemysłowych urządzeń grzejnych wielkiej częstotliwości obserwowano objawy tzw. choroby radiotelegrafistów. U pracowników zatrudnionych przy obsłudze urządzeń mikrofalowych stwierdzono w kilku wypadkach specyficzne objawy chorobowe, których zespół nazwano chorobą mikrofalową. Ogólnie, więc obrazując wyniki przeprowadzanych na niniejszy temat doświadczeń można stwierdzić, że pola elektromagnetyczne wywołują zmiany mas mózgu, zmiany funkcji elektrofizycznych, zmiany w neuronach mózgowych oraz zmiany hormonalne u zwierząt.

5.3 Reakcja układu hormonalnego

Układ hormonalny jest to zespół gruczołów takich jak przysadka mózgowa, nadnercza, szyszynka, trzustka i gruczoły płciowe, których zadaniem jest wydzielanie do krwi substancji, zwanych hormonami, w celu zapewnienia prawidłowego działania całego organizmu. Zauważyć tu należy, że przysadka mózgowa jest gruczołem, który ma za zadanie sterować pozostałymi. Bardzo trudno jest dojść pewnej jednoznaczności w wynikach przeprowadzanych badań, przykładowo przy napromieniowaniu zwierząt polem elektromagnetycznym o częstotliwości 3 GHz i o gęstości mocy 0,01 W/cm², stwierdzono we krwi pewne hormony, których normalnie nie było, natomiast poddając zwierzęta narażaniu na fale decymetrowe stwierdzono zwiększenie stężenia kwasu askorbinowego w ich nadnerczach, ale poddając je napromieniowaniu o innej częstotliwości uzyskano wyniki odwrotne: zmniejszenie ilości kwasu askorbinowego w nadnerczach oraz zmniejszenie masy tychże gruczołów [25]. Można jednak wysnuć pewne wnioski:

• reakcja układu hormonalnego na narażanie polem elektromagnetycznym jest zależna od czynników takich jak: moc i czas narażenia oraz obszar napromieniowania,

• promieniowanie powoduje zmiany wewnątrzwydzielnicze odnoszące się do poszczególnych gruczołów dokrewnych,

• absorpcja energii w układzie hormonalnym wiąże się ze zmianami termicznymi,

• ważnym czynnikiem wpływającym na reakcje układu hormonalnego jest wielokrotność promieniowania [33].

5.4 Promieniowanie elektromagnetyczne a układ krwiotwórczy

Do komórek najsilniej reagujących na promieniowanie należą ko­mórki krwi, a zwłaszcza limfocyty, tj. białe krwinki powstające w tkance limfatycznej (węzłach chłonnych), wskutek ich naruszenia obniżona zostaje zdol­ność obronna organizmu przeciwko chorobom.

Uszkodzenie aparatu krwiotwórczego wywołują nawet tak małe dawki promie­niowania jonizującego, które nie byłyby w stanie żadną miarą powodować widzial­nych zmian na skórze.

Napromieniowanie UV może zaindukować lub zaostrzyć w istniejącej już cho­robie zaburzenie funkcjonowania mechanizmów immunoregulacji, prowadzące do braku równowagi pomiędzy procesami pobudzania oraz hamowania immunologiczne­go, przejawiające się zmienioną czynnością limfocytów T. Choroba ta - SLE (lupus erythematosus systemicus), toczeń rumieniowaty układowy najczęściej dotyka kobiety. Nie bez wpływu pozostają tutaj czynniki hormonalne i środki antykoncepcyjne [33].

Szkodliwe działanie promieniowania na krew mogą zwiększyć różne związki organiczne, np. leki (antybiotyki, sulfona­midy, leki przeciwcukrzycowe, środki antykoncepcyjne) oraz ko­smetyki zawierające wyciąg z chlorofilu lub dziurawca. Jest to bardzo interesujące zjawisko badane przez naukowców.

Najważniejsze wnioski:

• reakcja układu krwiotwórczego na mikrofale jest różna od reakcji tegoż układu na podwyższanie temperatury ośrodka otaczającego, pomimo tego, że te oba narażenia powodują ten sam przyrost temperatury,

• zmiana liczby erytrocytów i leukocytów jest uzależniona od zastosowanej dawki promieniowania,

• dla mocy powyżej 0,15 W/m² obserwowane zmiany były na ogół przerwane po zaprzestaniu promieniowania,

• ogólnie wyróżnia się w układzie krwiotwórczym wzrost liczby limfocytów w śledzionie i zmniejszenie liczby monocytów [25].

5.5 Wpływ pola elektromagnetycznego na układ krwionośny

U 17 zdrowych mężczyzn (w wieku 26 - 46 lat) zbadano wpływ pola magnetycznego na metabolizm krwinek czerwonych (RBC) po 9 i 18 dniach ekspozycji na to promieniowanie. Przed ekspozycją (dzień 0) oraz w pewnych punktach czasowych (odpowiednio dzień 9 i 18) pobrane zostały próbki krwi celem oceny krzywej dysocjacji tlenu przy pomocy odpowiedniego analizatora (Hemox). Analizowane było powinowactwo hemoglobiny do tlenu. W każdej próbce krwi zmierzono również pH wewnątrz krwinek czerwonych. Przy pomocy spektrofotometrii określono stężenie trójfosforanu adenozyny (ATP) oraz 2,3 DPG (2,3 dwufosfoglicerol) w krwinkach czerwonych (DPG i ATP są metabolitami krwinek czerwonych, które zmniejszają powinowactwo hemoglobiny do tlenu i tym samym ułatwiają jego odłączanie w tkankach). Nie stwierdzono statystycznie znamiennej różnicy w zakresie stężeń metabolitów krwinek czerwonych (ATP oraz 2,3 DPG) między dniem 0 a dniem 9. Stwierdzono niewielki wzrost stężenia ATP. Po 18 dniach ekspozycji stężenie ATP wzrosło o 18%, natomiast 2,3 DPG o 10%. Jednoczesny wzrost stężeń ATP i 2,3 DPG w wyniku ekspozycji na promieniowanie elektromagnetyczne może odpowiadać stymulacji glikolizy w krwinkach czerwonych lub poboru glukozy przez krwinki czerwone, co prawdopodobnie doprowadza do aktywacji jednego z trzech głównych enzymów (kinazy pirogronianowej, heksokinazy, fosfofruktokinazy). Paradoksalnie, wzrost stężenia 2,3 DPG nie wpłynął na powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Wzrost 2,3 DPG jest niewystarczający do zmiany krzywej dysocjacji tlenu lub też pole elektromagnetyczne wywołuje inne zjawiska (np. zmiany właściwości przepływu krwinek czerwonych i/lub właściwości błony komórkowej). Jednakże, z uwagi na fakt, że zarówno ATP jak i 2,3 DPG są związkami wysokoenergetycznymi mogą one poprawiać utlenienie tkanek czy to poprzez wpływ na powinowactwo hemoglobiny do tlenu czy też poprzez wpływ na równowagę morfologiczną krwinek czerwonych [33].

Terapia chorób i zaburzeń, wynikających z niedokrwienia oraz związanych z procesem starzenia się pozostaje istotnym problemem klinicznym. Wspólnym mianownikiem wszystkich tych schorzeń jest zmniejszona dostawa tlenu, powodująca niedotlenienie różnych narządów, np. nóg, mózgu czy serca. Transport tlenu z płuc do tkanek zachodzi dzięki hemoglobinie, która zawarta jest w krwinkach czerwonych. Stopień związania tlenu z hemoglobiną najlepiej ilustruje krzywa dysocjacji tlenu. Kształt oraz umiejscowienie krzywej zależy od ciśnienia parcjalnego tlenu przy połowicznym wysyceniu hemoglobiny tlenem, co z kolei zależy od kilku innych czynników jak: pH, temperatury, stężenia 2,3 dwufosfoglicerolu (2,3 DPG) oraz stężenia trójfosforanu adenozyny (ATP). 2,3 DPG i ATP są metabolitami krwinek czerwonych, zmniejszają one powinowactwo hemoglobiny do tlenu, czyli ułatwiają jego odłączanie w tkankach. Wśród mechanizmów wpływających korzystnie na utlenowanie tkanek należy wymienić te, które wpływają na metabolizm krwinek czerwonych oraz powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Taki jest efekt ekspozycji na pole elektromagnetyczne na stężenia ATP i 2,3 DPG.

W innym doświadczeniu badani byli poddawani działaniu pola elektromagnetycznego przez 3 tygodnie, w każdym z tygodni po 6 dni. Próbki krwi pobierane były z nakłucia żylnego na początku badania oraz w 9 i 18 dniu w czasie ekspozycji na działanie pola elektromagnetycznego. Nie stosowano opaski uciskowej przy pobieraniu krwi w celu zminimalizowania zastoju żylnego.

Po upłynięciu odpowiedniego okresu czasu ekspozycji na działanie pola elektromagnetycznego próbki krwi pobierano do schłodzonych naczyń. Krzywa dysocjacji tlenu była określana za pomocą analizatora. Próbki krwi były umieszczane w buforze a powinowactwo hemoglobiny do tlenu było określane jako p50, czyli ciśnienie parcjalne tlenu, przy którym uzyskiwana jest 50% saturacja hemoglobiny. W celu oceny stężeń metabolitów krwinek czerwonych, próbki krwi przesączane były przez celulozę oraz suchą celulozę mikrokrystaliczną, dzięki czemu z krwi pełnej usuwane były leukocyty oraz płytki krwi. Stężenia ATP i 2,3 DPG były wyznaczane za pomocą metody spektrofotometrycznej przy użyciu odpowiednich odczynników, a wyniki wyrażano odpowiednio w mikromolach na litr krwinek czerwonych oraz mikromolach na mililitr krwinek czerwonych. Wartość pH wewnątrzkrwinkowego oceniano w zmrożonym hemolizacie spakowanych krwinek czerwonych za pomocą mikrosystemu.

Nie stwierdzono statystycznie znamiennej różnicy w zakresie stężeń metabolitów krwinek czerwonych między dniem 0 a dniem 9. Stwierdzono tylko niewielki wzrost stężenia ATP (ale nie znamienny). Po 18 dniach ekspozycji stężenie ATP wzrosło o 18%, podczas gdy stężenie 2,3 DPG wzrosło o 10%. Wartość pH nie uległo statystycznie znamiennej zmianie.

Dotychczas nie badano wpływu pola elektromagnetycznego na metabolizm krwinek czerwonych oraz powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Niniejsze badanie wykazało, że ekspozycja na pole elektromagnetyczne powoduje wzrost stężenia metabolitów krwinek czerwonych - ATP i 2,3 DPG (odpowiednio o 18 i 10%). Wykazano, że wewnątrzkomórkowe stężenie organicznych fosforanów, które w około 80% znajdują się w 2,3 dwufosfoglicerolu i trójfosforanie adenozyny jest ważnym czynnikiem zwiększającym dowóz tlenu do tkanek. 2,3 DPG odgrywa największą rolę, ponieważ jego stężenie molarne wewnątrz erytrocytu jest około czterech razy wyższe od stężenia ATP i mniej więcej takie same jak stężenie hemoglobiny. Tak wysokie stężenie 2,3 DPG występuje jedynie w krwinkach czerwonych. W stanach, w których występuje niskie ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej. Do tych stanów należą: wrodzone wady serca, choroby obturacyjne płuc, różne postacie niedokrwistości, adaptacja do dużych wysokości oraz również wysiłek fizyczny. Powinowactwo hemoglobiny do tlenu jest z reguły odwrotnie proporcjonalne do wewnątrzkomórkowego stężenia 2,3 DPG [33]. Wysokie stężenie tego metabolitu ułatwia oddawanie tlenu w tkankach. Jego synteza wzrasta przy zmianie pH na bardziej zasadowe.

W niniejszym eksperymencie, wewnątrzerytrocytarne pH nie zmieniało się w czasie ekspozycji na działanie pola elektromagnetycznego, dlatego też obserwowany wzrost stężenia 2,3 DPG mógł być spowodowany aktywacją procesów glikolizy.

Z uwagi na fakt, że zarówno ATP jak i 2,3 DPG są związkami wysokoenergetycznymi mogą one poprawiać utlenowanie tkanek czy to przez wpływ na powinowactwo hemoglobiny do tlenu czy też przez wpływ na równowagę morfologiczną krwinek czerwonych. Ten wpływ wywierany przez pole elektromagnetyczne mógłby tłumaczyć różne korzystne rezultaty opisywane wcześniej.

Podsumowując: pole elektromagnetyczne może wpływać na właściwości przepływu krwinek czerwonych (np. ich zniekształcenie lub zmiana elastyczności).

5.6 Działanie pola elektromagnetycznego na jądra

Jądra to narządy szczególnie ubogie w naczynia krwio­nośne. W związku z tym podlegają one silniejszemu nagrzewaniu pod wpływem PEM niż narządy, w których możliwe jest odpro­wadzanie ciepła w wyniku wzmożonego krążenia krwi.

Zmiany degeneracyjne w jądrach szczurów przy 10-minutowym napromieniowaniu mikrofalami (2800 MHz) powstają przy pod­wyższeniu temperatury tkanek do 30 - 35 °C, tak jak przy promie­niowaniu podczerwonym, podobne zmiany stwierdzono dopiero przy podwyższeniu temperatury do 40 °C. Zmiany w jądrach stwierdzono także przy wielokrotnym na­promieniowaniu zwierząt mikrofalami. Ekspozycje falami dłu­gości 3 cm i natężeniu 100 mW/cm² wywoływały podwyższenie temperatury w tkankach jąder tylko o 3,3°, a mimo to prowadziły do atrofii kanalików nasiennych, zaś napromieniowanie falami o długości 10 cm oraz natężeniu zaledwie 0,3 W/cm² prowadziło do zmiany w komórkach nabłonkowych i śródmiąższowych.

Zmiany morfologiczne powstawały w jądrach u świnek mor­skich pod wpływem stałego pola magnetycznego w postaci zmian nekrobiotycznych komórek nabłonkowych kanalika nasiennego, pojawiało się zmniejszenie w nich zawar­tości RNA i DNA.

W ten sposób o nietermicznym wpływie pól elektromagnetycznych świadczą sumu­jące się skutki wielokrotnych napromieniowań PEM o małym natężeniu oraz skutki, powstające przy jednorazowym zadziałaniu bez odczuwalnego nagrzewania tkanek, a także skutki działania stałego pola magnetycznego. Wiadomo również, że wyraźnych zmian w jądrach, powstających pod wpływem PEM o znacznym natężeniu, nie można wyjaśnić tylko efektem ter­micznym, ponownie, więc spotykamy się z efektem elektromagnetycznym, który odgrywa ważną rolę w rozwoju zmian strukturalnych w tkankach oraz w zaburzeniu procesów metabolicznych.

5.7 Oddziaływanie na skórę

Epiderma, zewnętrzna warstwa skóry, zbudowana jest przede wszystkim z pła­skich komórek nabłonka, pod którymi znajdują się komórki podstawowe. Głęboka warstwa epidermy zawiera również melanocyty, komórki produkujące melaninę na­dającą skórze barwę. Derma, wewnętrzna warstwa skóry zawiera naczynia krwiono­śne i limfatyczne, a także komórki tkanki tłuszczowej, których wydzielina zapobiega wysychaniu skóry oraz gruczoły potowe odpowiedzialne za regulowanie temperatu­ry ciała.

Skóra ludzka najsilniej reaguje na promieniowanie typu UV-B. Maksymalne efekty erytemalne (ru­mień skóry, opalenizna) wywołuje ultrafiolet długości fali 296,7 nm. Kryją się za tym najróżnorodniejsze zmiany fi­zyczne, chemiczne w napromieniowanej substancji - powstawanie jonów, stany wzbudzone prowadzące do przypadkowych reakcji chemicznych, rozrywanie wią­zań cząsteczkowych. Do Ziemi nie dociera zupełnie promieniowanie ultrafioletowe o długości fali poniżej 290 nm, czyli Ziemia prawie nie otrzymuje ultrafioletu w zakresie, gdzie najsilniej reaguje na nie skóra ludzka.

W następstwie napromieniowania skóry UV dochodzi do jej przebarwienia, czyli zmian w pigmentacji. Pigment powstaje w komórkach zwanych melanoblastami. Barwnik ten wędruje do powierzchniowych warstw naskórka oraz zmienia barwę skóry. Barwa ta zależy od koncentracji barwnika, określanego melaniną, ale także od dawki promieniowania UV przypadającej na jednostkę powierzchni skóry.

Promieniowanie UV przede wszystkim atakuje skórę, która jest pierwszą barie­rą ochronną organizmu przed działaniem czynników zewnętrznych. Wśród chorób skóry ludzkiej wywoływanych przez napromieniowanie można wyróżnić podstawowe grupy:

• genetyczne i metaboliczne: skóra pergaminowata barwnikowa, bielactwo,

• fotoalergiczne - pokrzywka słoneczna,

• nowotworowe i degeneracyjne - czerniak złośliwy, rak (podstawnokomórkowy, płaskonabłonkowy), rogowacenie, samoistne wykwity skórne, opryszczka letnia, świerzbiączka podsłoneczna,

• nasilające się pod wpływem UV - zapalenie skórno-mięśniowe, opryszczka zwykła, trądzik zwykły, przemieszczo­ne zapalenie skóry, rogowacenie kanalikowe, liszaj płaski, pęcherzyca liściasta, zapalenie skóry połączone ze zrogowaceniem, zakłócenia metaboliczne, rumień lombardzki, niedożywienie białkowe lub witaminowe,

• fototoksyczne i fotoimmunologiczne wywołane przez czynniki wewnętrzne - leki lub zewnętrzne - leki zwiększające wrażliwość na promieniowanie UV lub rośliny i owoce [33].

5.8 PEM a wzrok

Głównym narządem wzroku jest oko, które posiada niezwykle skomplikowaną budowę. Aparat optyczny, w jaki jest wyposażone oko, to przede wszystkim gałka oczna oraz jej narządy ochronne. Ta zbudowana jest z ciała szklistego, soczewki, cieczy wodnistej oraz błoniastej torebki, w której skład wchodzą: twardówka (ochronna), rogówka, tęczówka (reguluje ilość światła wpadającą do oka), naczyniówka (zawiera naczynia krwionośne) oraz siatkówka (właściwy receptor wzrokowy). Z czopków i pręcików siatkówki przekazywane są impulsy w stronę komórek nerwowych, które łączą się z nerwem wzrokowym, a ten przekazuje impulsy do mózgu i tam są one kojarzone. W oku pomiędzy siatkówką a rogówką istnieje pewna różnica potencjału, która wynosi ok. 0,1 V - skutek - prądy jonowe. Oko posiada też swoje pole magnetyczne rejestrujące zmianę kierunków patrzenia. Indukcja jest rzędu 5 pT, tj. 10^-12 T. Nietrudno już zgadnąć czy promieniowanie elektromagnetyczne ma wpływ na narząd wzroku, jakim jest oko. Oprócz tego oko posiada także pole magnetyczne związane z reakcją siatkówki na światło, tj. rzędu ok. 150 fT. W badaniach nad wzrokiem zwierząt wskazano, że rozwój zaćmy i jej umiejscowienie ma związek z energią pochodzącą od promieniowania elektromagnetycznego. Wykazano także, że wpływ na oko ma także cyrkulacja powietrza pomiędzy źródłem promieniowania a okiem zwierzęcia. Jeśli takowa cyrkulacja była - zmętnienie w tylnej korze soczewki, nie było cyrkulacji zmętnienie było w części przedniej. Podczas badań stwierdzono, że jeśli powstają jakiekolwiek inne drobne zmiany to ustają one po ok. 2 dniach od zaprzestania badań. Jednakże stwierdzono, że im większa częstotliwość promieniowania, na jakie narażano zwierzę, tym większa pojawiała się w oku temperatura, a co jest z tym związane - ścinanie się białek oka. Podobnie, jeśli chodzi o zaćmę, choć przy mniejszych częstotliwościach: im większa gęstość mocy, tym większy rozwój zmętnienia soczewki. Tabela poniżej przedstawia wyniki dokonanych doświadczeń:

Tabela 5.1 Powstanie zaćmy w soczewce oczu w zależności od gęstości mocy oraz częstotliwości promieniowania

Gęstość mocy [mW/cm^2]	Rozwój zmętnienia soczewki [%]
		2,45 GHz	10 GHz
275	8
295	67
310	58
325	100
345	100	50
375		67
410		82
440		100

Podsumowując badania wpływu promieniowania elektromagnetycznego na układ wzrokowy można stwierdzić:

• poprzez powtarzanie narażenia na progowe wartości gęstości mocy można wywołać zaćmę, przy czym jeśli zabieg trwa zbyt długo, wtedy uszkodzenie będzie trwałe i będzie ono miało nieodwracalny skutek,

• napromieniowanie oka w każdej częstotliwości ma graniczne wartości gęstości mocy, poniżej których narażanie nie wywoła trwałych uszkodzeń,

• częstotliwość promieniowania mikrofalowego ma duży wpływ na rodzaj, rozmiar i miejsce uszkodzenia organu wzrokowego, jakim jest oko,

• na uszkodzenie wzroku wpływ mają warunki środowiskowe, takie jak cyrkulacja powietrza oraz temperatura zwierzęcia,

• mikrofale okazują się szkodzić oku głównie przez efekty termiczne, warunki nagrzewania się oka stanowią o rozmiarze szkody. Są tez efekty nietermiczne działania mikrofal, są one znikomo małe, aby w jakikolwiek sposób zaszkodzić oku [25].

Powszechnie znaną dolegliwością oczu pod działaniem UV jest zapalenie spo­jówek. Soczewka oka pochłaniając duże ilości UV może zareagować zmętnieniem (katarakta). Na zapalenie spojówek chorują np.: ludzie na dalekiej północy i w ośnieżonych górach, ze względu na to, że promieniowanie UV łatwo ulega odbiciu od śniegu. Lampy fluorescencyjne emitujące UV są bardzo niebez­pieczne, zdarzały się, bowiem przypadki oślepnięcia w wyniku długotrwałego nara­żenia na promieniowanie. Od dawna wiadomo, że UV powoduje uszkodzenia zarów­no rogówki, jak soczewki oraz siatkówki oka. Zapalenie rogówki jest na ogół skutkiem ostrej ekspozycji. Uszkodzenia soczewki oka objawia się różnymi formami zaćmy. Ultrafiolet powoduje podział białek soczewki, a nierozpuszczalne białka we włók­nach soczewki powodują zmętnienie. Wszystkie zaćmy (korowa, podtorebkowa, jądrowa) wydają się związane z efektami kumulacyjnymi. Zarówno dawka otrzymana przez całe życie, jak średnia roczna wpływają na ryzyko wystąpienia choroby. Lecz­niczego, korzystnego działania UV na oczy nie stwierdzono. Ponadto UV-A może uszkodzić rogówkę i siatkówkę, praktycznie paląc tę ostatnią. Symptomy pojawiają się ze znacz­nym opóźnieniem. Proces działania UV-B na oko jest dwuetapowy. W pierwszym etapie zachodzi wzbudzenie tryptofanu oraz podobnych molekuł, proces ten jest odwracalny. Jeśli jednak molekuły otrzymują ponownie dawkę promieniowania zanim wrócą do stanu podstawowego, wówczas nastąpi uszko­dzenie. UV-C jest mniej penetrujący, ponieważ niszczy zewnętrzną warstwę żywych komórek powodując ich spalenie.

6. Wpływ pól elektromagnetycznych na regulację czynności życiowych organizmów

6.1 Mechanizmy wpływu PEM na działalność życiową organizmów żywych

Naturalne PEM środowiska zewnętrznego wykazują działanie na organizmy żywe. Jest ono albo regula­cyjne, sprzyjające normalnemu przebiegowi procesów życiowych, normalnemu oddziaływaniu organizmu ze środowiskiem zewnętrznym, albo naruszające, prowadzące do odchylenia procesów i oddziaływań od normy.

Analizując podstawowe właściwości reakcji organizmów na sztucznie wytwarzane PEM, spotkać się można z istotną różnicą w charakterze zaburzeń regulacji procesów fizjologicznych przy działaniu pól elektromagnetycznych na układy ośrodkowe i ob­wodowe. Układy obwodowe reagują szybko na PEM o dowolnych parametrach, podczas gdy układy ośrodkowe wyraźnie reagują tylko na PEM małych intensywności.

Odmienna jest sytuacja przy regulacyjnym działaniu PEM naturalnych. Do działania ich organizmy powinny być ewolucyj­nie przystosowane, czyli powinny dysponować układami wy­biórczo reagującymi tylko na te PEM, które wnoszą pożyteczną informację i chroniącymi się przed przypadkowymi zmianami PEM. Naturalne PEM są raczej szumami, niż zakłóceniami. Warto zaznaczyć, że informacja pożyteczna przyjmowana jest przez układy ośrodkowe, koordynujące procesy życiowe zgodnie z regularnymi zmia­nami w środowisku zewnętrznym. Naturalne PEM są najbardziej odpowiednim nośnikiem takiej informacji. W związku z tym układy ośrodkowe powinny być wąskopasmowe zarówno pod względem częstotliwości, jak i amplitudy. Bezwład­ność natomiast zapewnia im właściwość gromadzenia informacji elektromagnetycznej. Układy obwodowe, ewolucyjnie przysto­sowane do przyjęcia wszystkich wpływów ze strony środowiska zewnętrznego (bez tego organizmy nie mogłyby istnieć) i zabez­pieczające „filtrację" sygnałów użytecznych od szkodliwych po­winny posiadać właściwości odmienne: małą bezwładność i szerokopasmowość częstotliwości i amplitudy. Takie zróżnicowanie zachodzi już w pierwszych etapach ewo­lucji, tj. u zwierząt jednokomórkowych. W organizmach tych stwierdzono „czasy biologiczne", uzgadniające rytmikę procesów biologicznych z periodycznymi zmianami w środowisku zewnętrz­nym. Posiadają one umiejętność orientowania się według elek­trycznego i magnetycznego pola Ziemi. Funkcje życiowe tych organizmów ulegają zaburzeniu zarówno przy sporadycznych zmianach PEM naturalnych, jak i w warunkach, kiedy intensyw­ność tych pól jest okresowo sztucznie obniżana. Co prawda, ob­wodowe struktury pobudliwe jednokomórkowców jeszcze bardzo niedoskonale ochraniają je od szkodliwego działania PEM. Nie tylko pole magnetyczne, ale także niskoczęstotliwe PEM atmo­sferyczne mogą przenikać do wnętrza komórki, do jej „central­nych układów" — jądra i organelli. Z drugiej strony jednak środowisko wodne, w którym zasadniczo bytują jednokomórkowce, chroni je od działania wyższej częstotliwości PEM. Ak­tywna ochrona może urzeczywistniać się także przez różnicowanie inercji układów. Układ obwodowy reaguje szybko dążąc do uprzedzenia o szkodliwym działaniu, wolno reagującego ukła­du ośrodkowego. Daje mu to możliwość obrony „środkami we­wnętrznymi" tj. obniżeniem wrażliwości na PEM.

W organizmach wielokomórkowych na skutek większego zróż­nicowania tkanek i uformowania układu nerwowego, wybiórcza reakcja i ochrona układów ośrodkowych staje się coraz bardziej doskonała oraz wielostronna. W organizmach złożonych, aż do wyż­szych ssaków, zachowuje się także autonomiczna, wewnątrzkomórkowa regulacja podstawowych ryt­mów biologicznych. Rozwija się jednak u nich też wielostopniowa regulacja ośrodkowa rytmiczności procesów fizjologicznych, która zsyn­chronizowana jest z periodycznymi zmianami czynników środowiska zewnętrznego. Informację ze środowiska zewnętrznego do takich organizmów mogą przekazywać nie tylko periodycznie zmienia­jące się elektryczne oraz magnetyczne pola Ziemi. Prawdopodobnie może ją nieść także periodycznie zmieniająca się intensywność PEM atmosferycznego i promieniowanie Słońca. Jednocześnie ośrodkowe układy regulujące organizmów złożonych są niezawodnie chronione od zakłóceń ze strony sporadycznie zmieniają­cych się PEM wszystkich zakresów częstotliwości.

Dotychczas nie ma jeszcze wystarczających podstaw ekspery­mentalnych ani teoretycznych dla określonych wniosków o za­sadniczych schematach układów biologicznych, przyjmujących PEM jako informację ze środowiska zewnętrznego i urzeczy­wistniających ochronę organizmu od zakłóceń elektromagnetycz­nych. Przypuszcza się, że u podstawy dużej wrażli­wości organizmów na słabe PEM środowiska zewnętrznego mogą leżeć mechanizmy przestrzennego i czasowego sumowania sygna­łów przyjmowanych jednocześnie przez n elementów lub powta­rzających się n razy.

Taki mechanizm mógłby zabezpieczyć synchronizację rytmów biologicznych ze zmianami cyklu dobowego PEM środowiska zew­nętrznego, które można rozpatrywać jako różnicowy czujnik czasu. Drugim „impulsywnym" czujnikiem rytmów biologicznych może być powtarzalność burz magnetycznych z 27-dniową cyklicznością.

Rozpatrując korelację pomiędzy zaburzeniami procesów fizjolo­gicznych a podwyższeniem aktywności PEM w okresie wybuchów słonecznych, należy uwzględniać tę okoliczność, że intensywność PEM jednego typu wzrasta praktycznie jednocześnie z wybuchami słonecznymi, a intensywność PEM innego typu ze znacznym opóź­nieniem. Do pierwszego typu należą pojawiające się w 9,5 min. po wybuchu „piki" promieniowania Słońca oraz nagłe nasilenie czyn­ników atmosferycznych. Do drugiego typu należą zaś, opóźnione o 26 godz. burze magnetyczne.

Ostatnio stwierdzono, że mikroimpulsacja magnetycznego po­la Ziemi zachodzi w przedziale częstotliwości od 0,01 do setek her­ców. Zwrócono uwagę na to, że impulsacje te są najbardziej wyrażone w przedziale 8 - 16 Hz. Wysunęło się, więc przypuszczenie o możliwości związku między rytmem alfa aktyw­ności elektrycznej mózgu, a tymi mikroimpulsacjami. Ujawniono także drugi wyraźny przedział czę­stości mikroimpulsacji — od 0,029 do 0,031 Hz, co odpowiada bardzo wolnym zmianom potencjałów mózgu, takiego rodzaju porównania same w sobie nie mogą służyć za podstawę dla określonego wniosku o związku między tymi dwoma zjawiskami. Nie można jednak odrzucić takiej możliwości, jeżeli uwzględni się zgodność ogólnego przedziału częstotliwości pola magnetycznego oraz ogólnego przedziału częstości drgań biopotencjałów.

Rozważając możliwość wpływu zewnętrznych PEM na rytm alfa, należy przypomnieć wyniki doświadczeń z ludźmi, znajdującymi się pod wpływem PEM o częstotliwości blis­kiej 10 Hz. U badanych dochodziło do nieprzyjemnych odczuć zbliżonych do tych, jakie stwierdzano wcześniej pod wpływem światła przerywanego z częstotliwością 10 Hz. Przy obu rodza­jach bodźców w rytmie alfa zachodziły wahania o tej samej czę­stotliwości.

Wydaje się, więc prawdopodobne, że zarówno regulujący, jak zaburzający wpływ naturalnych pól elektromagnetycznych na organizmy żywe, zwią­zany jest z dwoma przyczynami. Po pierwsze, pola te bezpośrednio działają na procesy biochemiczne, zachodzące w organizmie. Po drugie działają one na obwodowe i ośrodkowe układy organiz­mu, które zabezpieczają regulację procesów życiowych pod wpły­wem oddziaływania środowiska zewnętrznego. Wpływ PEM na organizmy niższe związany jest zapewne z obiema przyczynami. Natomiast wpływ na organizmy wyższe wiąże się przede wszyst­kim z drugim mechanizmem. W obu przypadkach spotykamy wy­soką wrażliwość reagujących układów na bardzo słabe naturalne PEM. Prawdopodobnie, samo działanie tych układów związane jest z procesami elektromagnetycznymi, które zmieniają się z kolei pod wpływem zewnętrznych PEM.

6.2 Wpływ pola elektromagnetycznego na morfologię tkanek oraz narządów zwierzęcych

Zmiany morfologiczne w narządach i tkankach zwierząt powstają tak pod wpływem jednorazowego działania pola elektromagnetycznego o du­żych natężeniach, jak i w następstwie sumowania tj. przy wielo­krotnym działaniu PEM o niewielkim natężeniu.

Umiejscowienie najwidoczniejszych zmian na ogół odpowiada głębokości przenikania energii pola elektromagnetycznego, uszkadza głębokie tkanki tym bardziej, im niższa jest częstotliwość PEM i czym mniejsze rozmiary zwierzęcia. Jednak słabiej wyrażone zmiany w głęboko położnych narządach oraz tkankach zaznaczają się także w tych przypadkach, kiedy pola elektromagnetyczne są w pełni pochłaniane przez tkanki powierzchniowe, zwłaszcza skórę (np. przy napromieniowaniu falami milimetrowymi).

Charakter zmian morfologicznych, rozwijających się pod wpły­wem PEM zawiera się w szerokim zakresie - od gwał­townych porażeń przy działaniu śmiertelnym (oparzenia, martwi­ca tkanek, wylewy krwawe, czy zmiany degeneracyjne w komórkach), do umiarkowanych lub słabych, odwracalnych zaburzeń przy działaniu PEM o małym natężeniu.

Gwałtowne zaburzenia morfologiczne, rozwijające się przy działaniu promieniowania o dużym natężeniu, są podobne do zmian, które powstają wskutek przegrzania tkanek zwykłymi sposobami (ciepło konwekcyj­ne, promienie podczerwone).

Szczególne zainteresowanie odnosi się do zmian morfologicz­nych, powstających przy wielokrotnych, słabych ekspozycjach, poczynając od natężenia rzędu l mW/cm². Najbardziej wrażliwa na tego rodzaju działanie okazała się tkanka nerwowa, a miano­wicie receptory skórne.

Należy odrębnie omówić zmiany strukturalne w komórkach nerwowych mózgu, powstające w następstwie wielokrotnego na­promieniowania polem bardzo wysokich częstotliwości o małym natężeniu. Przy napromieniowaniu falami o długości milimetra zmiany mają cha­rakter ogniskowy, napromieniowanie falami centymetrowymi prowadzi do nasilonego rozmnażania komórek wokół naczyń krwionośnych mózgu, zaś decymetrowymi, do zmian dystroficznych [33].

Podobnego rodzaju zmiany w strukturach mózgu ujawniają się pod wpływem PEM wysokiej częstotliwości, a także pod wpływem stałego pola magnetycznego.

Wielokrotne działanie PEM o częstotliwości 500 kHz na szczury prowadzi do zmian w synapsach komórek kory mózgowej, w strukturach obszaru wzgórzowo-podwzgórzowego i pnia mózgu. Długotrwałe działanie stałego pola magnetycz­nego na zwierzęta wywoływało zmiany dystroficzne neurogleju. Bardziej intensywne i długotrwałe działanie pola magnetycznego na świnki morskie wywoływało znaczne zmiany morfologiczne (wylewy krwawe, obrzęki) w szeregach narządów - płucach, śledzionie, przewodzie pokarmowym, czy jądrach.

Sumując dane doświadczalne wielokrotnego działania PEM o małym natężeniu można wyciągnąć następujące wnioski:

• zmiany morfologiczne w tkankach i narządach pod wpły­wem różnorodnej częstotliwości PEM i stałego pola magnetycz­nego mogą występować także w braku odczuwal­nego efektu termicznego. Prawdopodobnie powstają one w wyniku kumulowania się zaburzeń czynnościowych regulacji procesów metabolicznych,

• najczęściej pojawiają się zmiany morfologiczne w tkankach obwodowego i ośrodkowego układu nerwowego, zakłócające ich czynności regulujące w wyniku rozerwania odpowiednich połączeń, jak i w wyniku zmiany struktury samych komórek nerwowych. Zaburzenia te są jednakowe pod wpływem różnych natężeń PEM.

Zatem nawet gwałtownych zmian morfologicznych, powstających pod wpływem PEM o znacznych natężeniach nie należy wiązać z efektem termicznym.

6.3 Zachowanie się zwierząt pod wpływem PEM

Działanie PEM na zachowanie się zwierząt przejawiało się w zmianach ogólnej aktywności ruchowej, w dążeniu zwierząt do ucieczki ze strefy działania, w reakcjach orientacyjnych na dzia­łanie pola elektromagnetycznego.

Bezpośrednie reakcje ruchowe na działanie pola elektryczne­go stwierdzano u myszy; impulsy pola o na­tężeniu 100 kV/m wywoływały synchroniczne reakcje ruchowe. Wiadomo też o zwiększeniu się aktywności ruchowej u szczurów, znajdu­jących się w strefie działania pola elktromagnetycznego o częstotliwości 450 - 950 MHz.

Istotne znaczenie także posiadają badania aktywności ruchowej owa­dów, poddawanych działaniu pola elektrycznego, aktywność muszek okresowo obniżała się przy nagłym zadziałaniu pola 10 - 62,5 V/cm. Przy tym okres zmniejszonej aktywności przedłużał się, jeżeli zmieniano polarność działania w odstępach, co 5 min. Zwraca tu się uwagę na znany fakt, że w okresie poprzedzającym burzę narasta aktywność ruchowa owadów dwuskrzydłych. Wiąże się jednak te objawy nie z działaniem narastającego napięcia pola, lecz ze zwiększeniem prądów w at­mosferze, tj. liczby jonów. Potwierdzają to wyniki, odpowiednich doświadczeń, w których działanie prądu jono­wego wywoływało zwiększenie aktywności ruchowej muchy plujki. Tymczasem inni autorzy także wskazują, że zmiana prądów jonowych w atmosferze powoduje narastanie u tych owadów aktywności ruchowej.

Reakcję ucieczki przy działaniu PEM o niskiej częstotliwości stwierdzono u chomika, a stre­fy napromienionej polem bardzo wysokiej częstotliwości unikają psy. Spostrzeżono również re­akcje orientacyjne odnośnie kierunku promieniowania bardzo wysokiej częstotliwości: psy odwracały głowę do źródła promieniowania, a szczury układały ciało w tym kierunku.

Podobne reakcje orientacyjne stwierdzono u mrówek: w strefie działania pól bardzo wysokich częstotliwości owady kiero­wały swoje czułki wzdłuż linii sił elektrycznych i traciły zdolność przekazania innym mrówkom informacji mówiącej o miejscu znajdowa­nia się pokarmu.

Stwierdzono także zdolność ślimaków do orientowania się, co do kierunku pola magnetycznego Ziemi. W wielu ekspery­mentach wykazano ruchowe i orientacyjne reakcje organizmów jednokomórkowych na pole elektryczne w szerokim za­kresie częstotliwości.

Omawiane reakcje ruchowe zwierząt należy wią­zać z działaniem PEM na układ nerwowy, ponieważ i aktywność ruchowa, i reakcje obronne, oraz orientacja zwierząt ujawniają się zwykle przy działaniu różnorodnych czynników bądź na narządy zmysłów, bądź bezpośrednio na rozmaite części układu nerwowego.

6.4 Odruchy warunkowe i ich powiązanie z PEM

Wpływ pola elektromagnetycznego na odruchy warunkowe badano w dwóch zasad­niczych kierunkach:

• PEM stosowano jako bodziec warunkowy przy wytwarzaniu reakcji odruchowo-warunkowej,

• badano wpływ PEM na reakcje odruchowo-warunkowe wywołane innymi bodźcami warunkowymi.

W doświadczeniach z polem magnetycznym jako bodźcem warunkowym próby wypracowania odruchu warunkowego u pła­zów, ptaków i ssaków nie zostały uwieńczone powodzeniem. Jednak pole magnetyczne działało jako bodziec warunkowy u ryb. W odpowiedzi na krótkotrwałe działanie pola magnetycznego u ryb wytwarzał się elektryczny obron­ny odruch warunkowy, narządem wrażliwym na pole magnetyczne u ryb jest narząd linii bocznej. Jednak dalsze badania nie po­twierdziły tych przypuszczeń. Okazało się, że odnerwienie tego narządu nie wpływało na wypracowanie odruchu warunkowego. Nie wpływało także na wynik uszkodzenie rozmaitych struktur mózgu. Tylko uszkodzenie międzymózgowia zaburzało oddziaływanie ryb na pole magnetyczne.

U ryb udało się wypracować odruchy warunkowe na niezwykle małe zmiany gradientu pola elektrycznego i na impulsy pola elektrycznego rozmaitego czasu trwania i przy różnorodnej częstości powtórzeń.

U człowieka udało się wypracować obronny odruch warunkowy na bodziec elektryczny w postaci PEM niskich częstotliwości, wytwarzanych przez wibrator umieszczo­ny ponad głową badanego. Jednak odruch ten był nietrwały. Duże znaczenie mają badania, w których u człowieka warunkowy odruch naczyniowy wy­pracowany został na działanie pola o wysokiej częstotliwości. Do wy­tworzenia odruchu wystarczało od 13 do 25 skojarzeń PEM z bodźcem bezwarunkowym; odruch utrzymywał się dowolnie długo.

Jako bodziec warunkowy udało się zastosować pole bardzo wysokiej częstotliwości (pole b. w. cz.). U myszy wytwarzano odruch warunko­wy na krótkotrwałe działanie pola b. w. cz. po 50 skojarzeniach z bodźcem bezwarunkowym. Wygasanie odruchu pojawiało się po 4 - 7 ekspozycjach bez wzmocnienia.

Znacznie więcej danych otrzymano w badaniach wpływu PEM na wcześnie wytworzone odruchy warunkowe. Charakter tego wpływu zależał od gatunku zwierzęcia, od typu czynności układu nerwowego, od parametrów działającego PEM i od warunków eks­pozycji.

Przeprowadzono serię doświadczeń, w których szczury pod­dawano wielokrotnemu działaniu impulsowemu pól elektromagnetycznych.

Po wytworzeniu dodatniego i zróżnicowanego odruchu zwierzęta poddawano codziennemu napromieniowaniu w ciągu 30 - 60 min. oraz codziennie prowadzono ocenę czynności odruchowo-warunkowej na podstawie wielkości utajonego okresu tj. przedziału czasu upływającego pomiędzy sygnałem a reakcją ru­chową, a także na podstawie procentu przypadków zaburzenia reakcji różnicowej.

Napromieniowanie falami milimetrowymi powodowało porów­nawczo słabsze działanie: tylko po ok 50 seansach ujawniało się nieznaczne zmniejszenie okresu utajonego i zaburzenie reakcji różnicowej.

Napromieniowanie zaś falami centymetrowymi wywoływało znacznie większy skutek. Już po pierwszych seansach zaznaczało się wypadanie dodatnich odruchów warunko­wych, zaś w końcowej fazie ekspozycji okres utajenia zwiększał się trzy do czterech razy. Jednak zaburzenia reakcji różnicowania nie stwierdzono.

Przy działaniu falami o długości kilkudziesięciu centymetrów po 50 - 52 seansach okres utajenia zmniejszał się nieznacznie, a w 50 % przy­padków zaburzeniu ulegało różnicowanie. Po następnych 54 sean­sach powstawały zmiany przeciwne. We wszystkich przedstawio­nych doświadczeniach stwierdzano zwiększenie pobudliwości oraz osłabienie czynnego hamowania w pierwszym okresie działania oraz obniżenie pobudliwości, a nawet rozwój hamowania aktyw­nego w drugim. Odtworzenie normalnych reakcji występowało w ciągu od 3 do 8 tygodni po zaprzestaniu ekspozycji.

W doświadczeniach na psach stwierdzono bardziej złożoną zależność skutków oddziaływania PEM od warunków ekspozycji i od typu wyższych czynności nerwowych zwierząt: działanie małych natężeń wywołuje bardziej wyraźne zmiany czynności odruchowo-warunkowych niż działanie natężeń wyso­kich; działanie na obszar głowy było skuteczniejsze niż na całą boczną powierzchnię ciała; jeżeli od­działywanie na zwierzęta o silnym typie wyższych czynności ner­wowych prowadzi do określonego zaburzenia czynności odruchowo-warunkowej, to w doświadczeniach ze zwierzętami słabego typu zaburzenia te bądź noszą nieokreślony, co do kierunku charakter, bądź dochodzi do zakłócenia całej wyższej czynności ner­wowej; równolegle z zaburzeniem odruchów warun­kowych dochodzi do znacznej zmiany i odruchów bezwarunkowych.

Polami bardzo wysokich częstotliwości o znacznym natężeniu działano na skroniowe, czołowe i potyliczne obszary głowy psów i oceniano zmiany czynności odruchowo-warunkowej na podstawie ilości wydzielanej śliny oraz zaburzenia odruchów różnicowania. U zwierząt o silnym typie układu nerwowego 2 do 3 razy nasilał się odruch i zaburzało różnicowanie, natomiast u zwierząt ze sła­bym typem przeciwnie, zwiększało się wydzielanie śliny, ale po­garszało się różnicowanie. Takie następstwa często pojawiały się przy stosunkowo słabych oddziaływaniach, a zanikały przy znacznie silniejszych.

Przy działaniu pól b. w. cz. o znacznym natężeniu na boczną powierzchnię ciała ob­niżało się wydzielanie śliny i niemal trzykrotnie zwiększał się okres utajenia tej reakcji, jednak różnicowanie nie ulegało zaburzeniu. Podobne wyniki uwypuklały się wyraźnie u zwierząt o sil­nym typie układu ner­wowego, zaś niewyraźnie u zwierząt o słabym typie. Napromieniowanie małymi natężeniami prowadziło do wzmocnienia odruchu oraz przedłużenia okre­su utajonego u zwierząt o silnym, zrównoważonym typie, natomiast do obniżenia obu wartości u zwierząt o silnym, lecz niezrównoważonym typie układu nerwowego. Wielokrotne eks­pozycje takim natężeniem doprowadzały do wzmożonego wydzielania śliny i przedłużenia okresu utajonego u zwierząt o silnym typie.

Przedstawione doświadczenia wykazują, że pola b. w. cz. o znacznym natężeniu osłabiają czynność odruchowo-warunkową u psów, małe natężenia przeciwnie, prowadzą do ich nasilenia. Jednak doświadczenia z jeszcze mniejszymi wartościami prowa­dziły do odrębnych wyników, naświetlenie bocznej powierzchni ciała psa fa­lami elektromagnetycznymi decymetrowymi natężenia zaledwie 2 mW/cm² prowadziło do osłabienia odruchu i zwiększenia okresu utajonego; wielokrot­ne naświetlanie polem o natężeniu 0,2 - 0,3 mW/cm² wykazywało również osłabiające działanie.

Pobudzające działanie pola elektromagnetycznego o małej intensywności stwierdzono również w zakresie wysokich i ultrawysokich częstotliwości. Działanie na głowę psa PEM wyka­zało wzmocnienie odruchowego wydzielania śliny o 35 - 65 %. W jeszcze większym stopniu zaś zmieniało się stężenie białka w śli­nie, od 87 do 108 %. Takie funkcjonalne przestrojenie czynności gruczołu ślinowego okazało się bardziej długotrwałe przy działaniu natężenia 3 V/cm niż przy wyższym natężeniu 25 V/cm, które wywoływało podwyższenie temperatury w tkankach ślinianki.

7. Pole elektromagnetyczne a roślinność

7.1 Rola roślin w przyrodzie oraz życiu i gospodarce człowieka

Rośliny zajmują ogromne obszary na powierzchni kuli ziemskiej. Lasy pokrywają prawie trzecią część lądów, a na pozostałych terenach, na przykład na stepach, łąkach, pastwiskach i polach uprawnych, żyje prze­ważnie roślinność zielna. Nawet szczyty gór i wiecznie zamarznięte obsza­ry podbiegunowe mają swoją specyficzną roślinność. Istnieje ona również na spalonych żarem słońca wielkich przestrzeniach pustyń. Roślinność po­krywa jednak nie tylko lądy, występuje także w wodach rzek, jezior, mórz czy oceanów.

Rośliny zielone odgrywają w przyrodzie niezmiernie ważną rolę. Po­lega ona na tym, że dzięki fotosyntezie są one głównymi producentami substancji organicznej na Ziemi. Co prawda część tej substancji zużywają rośliny na własne potrzeby, jednakże znaczna jej ilość służy również jako pokarm dla ludzi, zwierząt i roślin niezielonych, które nie mają zdolności przetwarzania składników mineralnych na związki organiczne. A zatem produkty organiczne wytwarzane przez rośliny zielone stanowią podstawę do życia oraz rozwoju wszystkich żywych istot na ziemi.

Jak wiadomo, podczas fotosyntezy rośliny pochłaniają z atmosfery dwutlenek węgla, a wydzielają tlen. Dzięki temu regulują one zawartość dwutlenku węgla i tlenu w otaczającym nas powietrzu. Ma to duże zna­czenie dla całego świata istot żywych. Gdyby, bowiem ustała fotosynteza nastąpiłoby w atmosferze bardzo szybko szkodliwe zwiększenie ilości dwutlenku węgla oraz obniżenie zawartości tlenu.

Rośliny niezielone, np. grzyby, spełniają ważną rolę w przyrodzie, gdyż odżywiając się substancją organiczną powodują jej rozkład na proste składniki mineralne. Im to głównie zawdzięczać, na­leży, że na powierzchni ziemi nie gromadzą się wielkie ilości obumarłych szczątków roślin i zwierząt, lecz szybko się rozkładają, wskutek czego sub­stancje zawarte w tych organizmach wracają z powrotem do gleby - w postaci związków przyswajalnych dla roślin. W ten sposób gleba jest zasilana stale tymi składnikami i może wyżywić następujące wciąż po sobie pokolenia roślin.

Roślinność, zarówno zielona, jak i niezielona, przyczynia się do tworzenia się gleby, przyspiesza ona, bowiem rozkład materiału skalnego znajdującego się na powierzchni ziemi, jak również po obumarciu stanowi główny składnik związków organicznych, które zostają następnie przetworzone przez drobnoustroje w tzw. próchnicę - podstawowy składnik gleby. Od ilości nagromadzonej próchnicy zależy urodzajność gleby [2].

Roślinność, zwłaszcza leśna, wywiera również wielki wpływ na warun­ki klimatyczne kraju. Lasy, bowiem osłabiają szkodliwe działanie wiatrów oraz przyczyniają się do zwiększenia wilgotności powietrza. Wpływa to na polepszenie warunków rozwoju roślinności uprawnej i na zwiększenie plonów. W tym właśnie celu zalesia się nieużytki i zakłada na polach leśne pasy ochronne.

Rośliny dostarczają człowiekowi głównych produktów żywnościowych. Takie produkty, jak chleb, kasza, cukier, tłuszcze roślinne i wiele innych, otrzymujemy z roślin. Również takie pokarmy roślinne, jak np. ziemniaki, warzywa i owoce, odgrywają bardzo ważną rolę w naszym codziennym pożywieniu.

Dzięki roślinom możemy również prowadzić chów zwierząt domowych, które dostarczają człowiekowi mleka, mięsa, tłuszczu, sera, jaj, skóry itp.. Chów zwierząt, bowiem oparty jest także na paszach głównie pochodzenia roślinnego.

Oprócz pożywienia rośliny dostarczają surowców dla różnych gałęzi produkcji przemysłowej. Na przykład przemysł włókienniczy produkuje tkaniny z bawełny i lnu, wiele tkanin wyrabia się obecnie również z ma­teriału drzewnego, z tzw. celulozy. Niektóre rośliny, na przykład drzewa kauczukodajne, wytwarzają sok mleczny, zawierający kauczuk, z którego produkuje się różne przedmioty gumowe. Przemysł papierniczy przerabia drewno na papier, w budownictwie oprócz cegły, kamienia, żelaza szerokie zastosowanie znajduje również drewno. Ponadto prawie wszystkie sprzęty oraz urządzenia domowe wyrabia się z drewna. Cukier natomiast otrzymuje się z przeróbki buraka cukrowego lub trzciny cukrowej, a produkcja spirytusu oparta jest na odpowiedniej przeróbce ziemniaków. Wiele cennych lekarstw wyrabia się z korzeni, łodyg, kwiatów lub nasion roślin leczniczych.

Węgiel kamienny, stanowiący podstawę dzisiejszego przemysłu, jest również pochodzenia roślinnego, powstał on, bowiem z roślin żyjących na Ziemi przed wieloma milionami lat. Roślinom przypisuje się udział w tworzeniu złóż ropy naftowej. Torf wydobywany na opał w wielu oko­pach naszego kraju, powstał również z obumarłej masy roślinnej. Podczas spalania węgla, ropy naftowej czy torfu wyzwala się energia. Wprawia ona w ruch maszyny lub dostarcza ciepła, które człowiek wykorzystuje do różnych celów. Energię tę pobrały przed wiekami rośliny z promieni słonecznych oraz zmagazynowały ją w rozmaitych związkach nagromadzonych w swoim ciele.

Rośliny oczyszczają powietrze ze szkodliwych zanieczyszczeń, jakimi są np. pył, sadza, które osiadają na ich powierzchni. Zanieczyszczenia te są niejako wychwytywane z powietrza przez rośliny, a następnie spłukiwane przez deszcze dostają się do ziemi. Dlatego też niezbędne dla zdrowia ludności miast czy też ośrodków przemysłowych jest zakładanie oraz powiększanie par­ków oraz zieleńców, jak również zachowanie większych skupisk leśnych.

Rośliny niezielone są również szeroko wykorzystane w gospodarce człowieka. Z niektórych grzybów otrzymuje się penicylinę, która jest cen­nym lekarstwem. Przy wyrobie spirytusu, wina i piwa wykorzystuje się też działanie pewnych grzybów (drożdży). Pod wpływem bakterii odbywa się również proces kiszenia kapusty, ogórków i kwaśnienia mleka oraz produkcja kiszonek dla żywienia zwierząt. Im dokładniej poznaje człowiek świat roślinny, tym lepiej potrafi zużytkować naturalne bogactwa, które kry­ją się w roślinach.

Jednym z głównych zadań nauk rolniczych jest opracowanie takich sposobów uprawy roślin, które by umożliwiały uzyskanie jak największych oraz jak najlepszych plonów. Wysokie plony zależą od wielu warunków, np. od należytej uprawy gleby, doboru odpowiednich roślin do uprawy, ter­minu siewu, nawożenia, od zabiegów pielęgnacyjnych przeprowadzanych podczas wzrostu roślin itd.. Wymaga to dobrej znajomości budowy roślin oraz ich procesów życiowych, a wiadomości tych, jak wiemy, dostarczają różne działy botaniki.

Do uzyskania wysokich plonów potrzebna jest np. staranna uprawa gleby, która zapewnia glebie przewiewność, lepsze nagrzewanie oraz zwiększa jej zdolność do magazynowania zapasów wody. Dzięki botanice wiemy, że korzenie roślin mogą dobrze się rozwijać przy stałym dopływie powietrza do gleby i przy jej dostatecznej wilgotności. W takich warunkach następuje również w glebie bujny rozwój pożytecznych bakterii, które przyczyniają się do podniesienia urodzajności gleb.

Wiadomo, że na plonowanie roślin ma ogromny wpływ nawożenie, lecz przy nieumiejętnym stosowaniu nawozów można spowodować obniżenie plonów. Na przykład stosując duże dawki nawozów azotowych można wywołać wylęganie roślin, np. zbóż. Badania botaniczne wykazały, że przyczyną tego jest słaby rozwój zdrewniałych części roślin, które powodują ich usztywnienie. Można temu przeciwdziałać zwiększając np. ilości nawozów fosforowych, lub też stosując odpowiednie środki chemiczne wpływające na regulację wzrostu roślin.

Z badań botanicznych wynika również, że najwartościowszą paszę uzyskuje się z łąk koszonych w początkowym okresie zakwitania traw, bowiem w późniejszym okresie rozwojowym roślinność łąkowa traci stopniowo dużo substancji odżywczych, a wzbogaca się w składniki trudnostrawne oraz niepożywne.

Niezmiernie ważnym zagadnieniem w rolnictwie jest zwalczanie chwastów. Skuteczność tej walki zależy m. in. od znajomości rozwoju chwastów, gdyż w pewnych okresach swego rozwoju są one bardziej wrażliwe na dzia­łanie różnych środków niszczących. Przy zwalczaniu różnorodnych chorób roślin niezbędna jest znajomość czynników chorobotwórczych po to, aby móc zastosować skuteczne środki walki z nimi.

Jak więc widzimy, każdy dział botaniki ma ścisły związek z naukami rolniczymi, dlatego odkrycia w różnych dziedzinach botaniki mają duży wpływ na postęp w rolnictwie.

7.2 Ogólna charakterystyka zjawisk elektromagnetycznych w roślinach

Zjawiska elektryczne w roślinach badane są od ponad 100 lat, jednak dopiero wprowadzenie nowoczesnych technik pomiarowych, które zastosowane są w elektrofizjologii komórek zwierzęcych, umożliwiło postęp w zakresie interpretacji tych zjawisk. Pierwsze sugestie elektrycznej natury aktywności nerwowej żywych organi­zmów opisywane są już w osiemnastym wieku, pierwsze doświadczenia nad reakcją mięśni szkieletowych na działanie iskry elektrycznej przeprowadzili L. Caldani i A. Galvani. Te eksperymenty osiemnastowiecznych uczonych zapoczątkowały intensywne badania elektrofizjologiczne na komórkach zwierzęcych i roślinnych.

Rejestracje zmian elektrycznych w roślinach, w następstwie stymulacji liścia-pułapki roślin owadożernych wykonał w roku 1873 Burdon Sanderson. Następnie Bose w 1926 zastosował wiązki naczyniowe paproci do powtórzenia eksperymentów przeprowadzonych na nerwach żaby. Wyniki obu doświadczeń wykazały podobieństwo zmian elektrycznych obserwowanych po po­budzeniu komórek rośliny i zwierzęcia. Dalsze badania prowadzone szczególnie na roślinach „czułych" oraz liściach pułapkach potwierdziły analogie pomiędzy transmisją elektrycznych sygnałów u tych roślin a potencjałem czynnościowym w komórkach nerwowych, a rów­nocześnie z wynikami uzyskanymi u roślin „czułych", które charakteryzowały się ru­chliwością liści, stwierdzono również transmisję potencjałów czynnościowych w dużych komórkach glonów. Obserwowano w nich rozprze­strzenianie się fali elektrycznej przez całą długość komórki.

Obecnie wiadomo, że także rośliny wyższe posiadają wyspecjalizowany sys­tem komunikacji komórkowej. Takie czynniki jak dotknięcie, zranienie, szok termiczny, światło, stres solny, czy różne związki chemiczne mogą indukować w roślinach zmiany elektryczne. Sygnały elektryczne, szczególnie wywołane zranie­niem rośliny mogą z kolei stymulować - jak o tym informują badania prowadzone w różnych laboratoriach - takie fizjologiczne reakcje jak wzrost elongacyjny, oddychanie i fotosyntezę, także przepływ wody, wymianę ga­zową jak również aktywacje genów decydujących o syntezie inhibitorów proteaz. Stwierdzona przed około 30 laty ekspresja inhibitorów proteaz w nieuszkodzonych liściach w wyniku uszkodzenia innego liścia była rozpatrywana również jako efekt transmisji czynnika chemicznego. Tę funkcję miał spełniać kwas jasmonowy lub jego lotny ester metylowy, kwas abscysynowy albo też polipelyd złożony z 18 aminokwasów zwany systeminą. Sugerowano również przepływ substancji chemicz­nych z grupy hormonów, w odpowiedzi na uszko­dzenie rośliny. Jednakże inne badania wykazały, że pierwszym przekaźni­kiem informacji o zadziałaniu czynnika stresowego jest rozchodzący się sygnał elektryczny, nie zaś przemieszczający się sygnał chemiczny. Mimo to nadal jednak po­szukiwane są dowody potwierdzające udział fali impulsów elektrycznych w przeka­zywaniu informacji między komórkami; wątpliwości wynikają z różnorodności zmian elektrycznych rejestrowanych w roślinach wyższych (potencjały czynnościo­we, powolna fala).

Czynnikiem wywołującym zmiany polarności elektrycznej w komórkach ro­ślinnych jest przede wszystkim zewnętrzne pole elektryczne. Badano zarówno wpływ impulsowej indukcji (rzędu sekund do milisekund, odpowiadającej genero­waniu potencjałów czynnościowych) jak również efekty wielogodzinnej symulacji [7].

Zewnętrzne pole elektryczne, w zależności od kierunku jego działania, wywołuje inhibicję kwitnienia roślin krótkiego dnia czy wzrost ilongacyjny. Stwierdzone efekty fizjologiczne działania pola elektrycznego, jako czynnika wpływającego na naturalną polaryzacją komórek oraz rozkład i transport naładowanych cząstek, wydają się być ważnym dowodem znaczenia własności elektrycznych komórek roślinnych w tych procesach. Zawiesiny komórkowe stanowią wygodny materiał dla tego typu badań z uwagi na możliwość stosowania pojedynczych komórek w badaniach modelowych, znajdowano tu analogię do zjawisk obserwowanych w tradycyjnej fizyce oraz fizykochemii dla naładowanych makrocząstek. Z uwagi na złożoną budowę błon biologicznych, poznanie mechanizmów reakcji komórkowych jest zadaniem niezwykle trudnym. Określenie własności elektrycznych komórek i tkanek roślinnych pozwoli być może uwzględnić nowe parametry opisujące procesy fizjologiczne, przyczyniając się tym samym do ich lepszego zrozumienia oraz wyjaśnienia.

Ultrafiolet o długości fali poniżej 300 nm niszczy roślinność. W reakcji asymi­lacji dwutlenku węgla nie bierze udziału. Badania dotyczące wrażliwości na promieniowanie UV roślin lądowych prowadzono na razie tylko wyłącznie w przypadku roślin uprawnych. Zaobserwowano przy tym zmniejszenie się powierzch­ni liści, skrócenie długości pędów i ograniczenie fotosyntezy. Wprawdzie niektóre rośliny ograniczyły szkody wprowadzając zmiany pigmentacyjne i inne mechanizmy przystosowawczo-naprawcze, jednak ogólnie rzecz biorąc w warunkach zwiększonego promieniowania UV należy się liczyć ze znacznym uszczerbkiem zbiorów. Udowodniono to przeprowadzając doświadczenia między innymi na ryżu i roślinach strączkowych. Negatywne oddziaływanie promieniowania UV może ulec dodatko­wemu wzmocnieniu przy zaistnieniu innych czynników stresu roślin, jak na przykład niedobór lub nadmiar wody.

Roślinny plankton naszych mórz i oceanów ma olbrzymie znaczenie dla całego życia ziemskiego, jak również dla równowagi klimatycznej. Biomasa planktonu równa się wszystkim roślinom lądowym razem wziętym. Morski łańcuch pokarmowy prze­biega w następujących stadiach: fitoplankton; zooplankton; skorupiaki i małe ryb­ki; większe ryby; ssaki morskie; człowiek. Stwierdzono, że cześć fitoplanktonu reaguje bardzo wrażliwie na wzrost promieniowania UV [9]. W praktyce oznacza to nie tylko obumieranie wielkiej masy planktonu, ale również poważne zmiany jakościo­we w oceanach: niektóre gatunki zwierząt rozmnożą się, inne całkowicie znikną.

7.3 Wpływ zewnętrznego pola elektrycznego na polarny rozwój komórek

Przestrzenne i czasowe oscylacje potencjału elektrycznego zaobserwowano w wielu systemach biologicznych nie tylko w wyniku działania zewnętrznych czynników, ale również podczas wzrostu. Ponieważ naturalny rozkład ładunku elektrycznego związany jest ze zmianami stężenia jonów, szczególnie jonów wodorowych, przyjmuje się podobny model wymiany informacji międzykomórkowej. Badania z udziałem ze­wnętrznego pola elektrycznego miały na celu głównie zmianę naturalnej polaryzacji elektrycznej komórek i kierowanie w ten sposób różnymi procesami fizjologicznymi. Stwierdzono, że krótkotrwałe słabe napięcie elektryczne przyłożone do dużych ko­mórek glonów wywołuje częściowe zniesienie oscylacji oporu elektrycznego komó­rek. Również w wyniku działania słabym prądem następuje hamowanie ak­tywności pompy elektrogenicznej. Przyłożenie dodatniego bieguna źródła prądu do bazalnej czę­ści korzenia stymuluje jego wzrost, natomiast przeciwna orientacja prądu - hamuje ten proces. Naukowcy wykazali wpływ kierunku zewnętrznego pola elektrycznego na kwitnienie, jak również na zmianę wkładu jonów wapniowych i chlorkowych. Stwierdzili także, że różnicowanie się pędów tytoniu, po indukcji słabym polem elektrycznym, jest następstwem wymuszenia polarności elektrycznej komórek.

Teoretyczne obliczenia przeprowadzone dla komórek sferycznych wykazały, że słabe pole elektryczne (o niskiej częstotliwości 1 - 100Hz) indukuje maksymalną wielkość napięcia na biegunach sfery, natomiast minimalną na równiku. Podobnie dla komórek o wydłużonym kształcie, zewnętrzne pole elektryczne powoduje wzrost napięcia w szczytowych punktach, przy równoczesnym obniżeniu napięcia części środkowej. Zatem udowodniono indukcyjny wpływ pola elektrycznego na poziomie komórkowym, także udział błon jako potencjalnych miejsc jego działania [7].

7.4 Potencjał czynnościowy oraz powolna fala przekaźnikami informacji

Rośliny wyższe w odpowiedzi na działanie czynników zewnętrznych wytwarzają i przesyłają zmiany potencjału elektrycznego o różnych właściwościach w zależności od efektów reakcji tego czynnika, wywołującego zranienie lub nieuszkadząjącego rośliny. Gdy czynnik stymulujący nie powoduje uszkodzenia, komórki roślinne wytwarzają potencjały czynnościowe, rozchodzące się z prędkością około 1 cm/s. Natomiast po uszkadzającym działaniu, np. zranienie, przypalanie, emitowana jest powolna fala o szybkości transmisji około l mm/s, często poprzedzana również potencjałem czynnościowym.

Potencjały czynnościowe mogą mieć lokalny zasięg i taki typ sygnalizacji występuje jedynie w żywej tkance. Mogą one też być rejestrowane jako zmiana elektryczna gwałtownie przebiegająca pomiędzy wszystkimi organami rośliny, wtedy transmitowane są głównie w martwej tkance. Mechanizm powstawania potencjałów czynnościowych jest stosunkowo dobrze udokumentowany w oparciu o przepływ jonów i analogie z potencjałami czynnościowymi komórek zwierzęcych. Natomiast mechanizm transmisji powolnej fali nadal jest kontrowersyjny.

Wyjaśnienie zmian elektrycznych związanych z powstawaniem potencjałów czynnościowych było możliwe po stwierdzeniu udziału kanałów jonowych w sygnalizacji komórkowej. Obecnie stwierdzono a także scharakteryzowano zarówno kationowe jak i anionowe kanały w komórkach roślin. Jeśli błona komórkowa jest pod działaniem bodźców fizycznych lub chemicznych, jej charakter elektryczny ulega zmianie. Pro­wadzi to do zmiany rozmiarów kanałów. Stąd zmiany w przepływie jonów warunkują zmiany w potencjale elektrycznym błony. W komór­kach roślinnych jony wapniowe, chlorkowe i potasowe są odpowiedzialne za two­rzenie potencjałów czynnościowych. Według klasycznego schematu opi­sanego dla potencjałów czynnościowych w glonach, dopływ wapnia do cytozolu w wyniku otwarcia napięciowo - zależnych kanałów wapniowych po­woduje otwarcie kanałów chlorkowych. Amplituda depolaryzacji (wzrost wartości potencjału spoczynkowego), która jest zależna od liczby aktywowanych kanałów anionowych, reguluje z kolei otwieranie napięciowo - zależnych kanałów jonowych (potasowych, czy wapniowych), Powrót do potencjału spoczynkowego - repolaryzacja - zależy zarówno od zamknięcia kanałów anionowych, jak i od aktywacji kanałów potasowych, otwieranych w wyniku depolaryzacji. Brane są również pod uwagę zmiany aktywności pompy protonowej jako czynnika związanego z transportem i adsorpcją, szczególnie jonów potasowych, a także długodystansową regulacją pH. Przepływ jonów przez plazmolemę indukuje z kolei, przypuszczalnie za pośrednictwem jonów wapnia, poten­cjał czynnościowy tonoplastu.

Przypuszcza się, że główną drogą przewodzenia sygnału elektrycznego są plazmodesmy, w których wykazano przepływ roztworów i przewodnictwo elektryczne. Jednak pomimo licz­nych badań struktury i funkcji plazmodesm, stanowiących system łączący komórki, model szlaku przesyłania sygnałów elektrycznych na duże odległości u roślin nie jest dokładnie poznany. Inną proponowaną drogę przewodzenia zmian poten­cjału elektrycznego, szczególnie przy transmisji powolnej fali, mogą stano­wić wiązki naczyniowe.

Nie udało się również dokładnie wyjaśnić, w jaki sposób fala elektryczna docierająca do innych organów rośliny może wywołać w nich reakcję fizjologiczną. Zaproponowano wspólny dla potencjału czynnościowego oraz powolnej fali schemat przenoszenia informacji: dopływ jonów wapnia do cytozolu w wyniku de­polaryzacji błon wywołanej przejściem fali elektrycznej, może wywoływać liczne zmiany.

Szybkość reakcji fizjologicznych, rejestrowanych już niekiedy po kilkudziesięciu sekundach od zadziałania czynnika stresowego, wydaje się świadczyć o innym mechanizmie przekazywania informacji niż za pośrednictwem chemicznych czynników. Niektóre badania wskazują na różne mechanizmy ekspresji genów zależne od sposobu zranienia (termiczne, mechaniczne, elektryczne).

Wszystkie organizmy żywe reagują na sygnały pochodzące ze środowiska, ta­kie jak światło czy substancje chemiczne, tj. czynniki, które są niezbędne do przeżycia w otaczających warunkach. W wielokomórkowych organi­zmach, system informacji pomiędzy komórkami jest niezbędny zarówno do regu­lowania procesu wzrostu i różnicowania jak również odpowiedzi na działanie różnych bodź­ców w tym także czynników stresowych. Sąsiednie komórki mogą komunikować się między sobą przez bezpośredni kontakt (komórka-komórka), za pośrednictwem sy­gnałowych molekuł związanych powierzchniowo z błonami tych komórek. Poro­zumiewanie się na dłuższych dystansach zachodzi przypuszczalnie poprzez przesy­łanie chemicznych cząsteczek sygnałowych. Związki te wiążą się ze specyficznymi receptorami zlokalizowanymi na powierzchni błony i poprzez zmianę ich własności indukują serię reakcji, których efektem jest zmiana ekspresji genów. Obie drogi ko­munikacji wymagają udziału błon komórkowych, a szczególnie ważnym elementem, jest ich powierzchnia. Powierzchnia błony, może oddziaływać z różnymi molekułami. Niejednorodność ładunku membrany stwarza możliwości wiązania zarówno jonów jak i więk­szych naładowanych cząstek za pomocą sił adsorpcji, czy też elektrostatycznych. W tym układzie oddziaływań na powierzchni występuje sprzężenie zwrotne, gdyż każda zmiana rozkładu ładunków w pewnych mikroobszarach (prze­budowa elektryczna), wymusza ich przebudowę chemiczną celem zachowania stało­ści energii wewnętrznej tego układu, co daje to z kolei nowe możliwości dla oddzia­ływań w tych rejonach. Zatem zmiany ładunku powierzchni membran mogą być wy­nikiem przebudowy ich struktury, związanej z genetycznym cyklem przemian komó­rek w procesie wzrostu oraz rozwoju rośliny, jak również mogą być stymulowane po­przez zmianę środowiska chemicznego membrany w wyniku działania czynników zewnętrznych.

Zdolność komórek roślinnych do wytwarzania i przesyłania impulsów elektrycznych stwarza celowość badania sy­gnałów elektrycznych jako prawdopodobnej drogi komunikacji międzykomórkowej. Nadal nie jest wyjaśniony mechanizm pobudzania wielokomórkowych or­ganizmów roślinnych, a także udział zmian elektrycznych w przebiegu ich odpowie­dzi fizjologicznej.

Celem wielu podjętych badań było wykazanie roli zmian potencjału elektrycznego w regulacji procesów fizjologicznych u roślin wyższych, także próba wyjaśnienia mechanizmu tych relacji w oparciu o modele fizykochemiczne oraz udział w nich chemicznych substancji sygnałowych. Zmiany potencjału podczas procesów wzrostu i rozwoju roślin testowano poprzez stymulacje tka­nek zewnętrznym polem elektrycznym jako czynnika wpływającego na naturalna polaryzację komórek oraz/lub transport naładowanych molekuł.

7.5 Wpływ zewnętrznego pola elektromagnetycznego na różnicowanie komórek roślin

Zmiany potencjału elek­trycznego zwią­zane są z działaniem niskiej temperatury na tkanki. Przedstawione niżej doświadcze­nia stanowią próby ingerencji zewnętrznym polem elektrycznym w naturalną polarność komórek celem stymulacji kwitnienia. Jako roślinę modelową wybrano rzepak, z uwagi na dogodność wprowadzenia elektrod do pędu rośliny podczas badania procesu różnicowania generatywnego.

Badając rozkład powierzchniowego potencjału elektrycznego rzepaku stwierdzono wyraźną zmianę polarności na jego górnym i dolnym miejscu cięcia tj. w tych tkankach, w których następuje odróżnicowanie komórek.

Można przyjąć, iż proces odróżnicowania tkanek macierzystych zarówno u roślin jedno- jak i dwuliściennych, związany jest generalnie ze spadkiem poten­cjału elektrycznego [7].

Zwiększona polaryzacja ujemna jest ważnym czynnikiem w procesie różnicowania. Świadczą o tym doświadczenia przeprowadzone na roślinach, których wegetatywne części wierzchołkowe (zrazy) szczepiono na zaindukowanych generatywnie podkładkach a następnie poddawano działaniu pola elektrycznego, Jak wykazały obserwacje, już po 10 dniach miejsce zranienia było częściowo wypełnione odbudowaną tkanką. Z danych literaturowych wiadomo, że jakiekolwiek uszkodzenie rośliny w pierwszym etapie działania bodźca uruchamia kanały jonowe i transport jonów a efektem tego jest aktywacja syntezy białek nawet w odległych częściach rośliny. Poprzez zrośniętą tkankę transport czynnika kwitnienia pomiędzy generatywną podkładką a wegetatywnym zrazem wydaje się prawdopodobny. Wskazują na to nie tylko zmiany potencjału elektrycznego, ale również obserwacje ilości roślin zawiązujących pąki kwiatowe. Podobnie można tłumaczyć efekt przyspieszenia kwitnienia roślin rzepaku poprzez przyłożenie anody do wierzchołkowej części pędu, jako wymuszenie transportu związków w polu elektrycznym.

Przeprowadzone dodatkowo badania stymulacji procesu zawiązywania pąków w wierzchołkowych częściach pędu hodowanych in vitro wydają się potwierdzać konieczność ujemnej polaryzacji wierzchołka w procesie różnicowania generatywnego.

Wierzchołkowe części pędu hodowane w warunkach in vitro zachowują stan rozwoju generatywnego na tym etapie, na którym zostały pobrane z rośliny macierzystej. Mogą, zatem służyć do badań porównawczych wierzchołków wegetatywnych i generatywnych. Po 60, 70 i 80 dniach wegetacji ro­ślin rzepaku jarego, pobierano około 2 cm frag­menty wierzchołkowych części łodygi oraz prowadzono dalszą hodowlę w warunkach in vitro. Po 14 dniach wierzchołki indukowano poprzez przyłożenie zewnętrznego pola elek­trycznego o stałym natężeniu 0,6 μA, napięciu 6 V. Czas działania bodźca elektrycz­nego wynosił 24 godziny przy polaryzacji pola elektrycznego - anoda umieszczona w wierzchołku pędu a katoda w pożywce. Kontrolę stanowiły wierzchołkowe części pędu niepobudzane prądem.

W wierzchołkowych częściach pędu rzepaku, izolowanych po 60 dniach hodowli roślin, nie zaobserwowano w ogóle zawiązywania pąków kwiatowych w warunkach in vitro. Świadczy to o wegetatywnym stanie rozwoju stożka wzrostu roślin w tym okresie. Fakt ten potwierdziły także mikroskopowe badania.

Natomiast po indukcji prądem stwierdzono zawiązanie pąków u około 20 % wierzchołków. W kontroli, u wierzchołków izolowanych ze starszych roślin, wzrastała od około 20 do około 30 % liczba eksplantatów zdolnych do zawiązania pąków.

Stymulacja rozwoju generatywnego wierzchołków wzrostu w wyniku polaryzacji zewnętrznym polem elektrycznym nasilała się wraz z wiekiem roślin w momencie izolacji wierzchołkowych części pędu.

Wyznaczono również szybkość rozwoju generatywnego badanych eksplantatów, której miarą była liczba dni wegetacji roślin po indukcji polem elektrycznym do uwidocznienia się pąków kwiatowych. U wierzchołków stymulowanych elektrycznie szybkość rozwoju generatywnego była większa porównując do kontroli. Czas zawiązywania pąków kwiatowych skracał się także wraz z postępującym wiekiem roślin macierzystych w kolejnych terminach eksperymentu.

Wydaje się, iż zewnętrzne pole elektryczne, będące również czynnikiem stresowym dla komórek, może działać bezpośrednio na membrany komórkowe zmieniając rozkład ładunku na ich powierzchni lub też indukować transport naładowanych cząstek zgodny z kierunkiem przyłożonego pola.

Przyjmując, iż przyłożenie zewnętrznego pola elektrycznego wymusza polaryzację membran w wierzchołkowej części pędu, można sądzić, że proces ten powoduje zmiany oddziaływań membran ze związkami lub jonami bezpośrednio połączonymi z jej powierzchnią. Nowy rozkład ładunków na powierzchni membrany mógłby spowodować uwolnienie cząstek związanych dotąd z membraną lub przyłączenie cząstek o własnościach odpowiadających nowej strukturze elektrycznej powierzchni. Takie zmiany z kolei wpływałyby na aktywność zlokalizowanych w niej kanałów lub receptorów substancji sygnałowych. Substancje sygnałowe, będące chemicznymi przekaźnikami informacji, mogłyby z kolei bezpośrednio oddziaływać na genom, Zwiększająca się z wiekiem ilość wierzchołków zdolnych do rozwoju generatywnego bez stymulacji polem elektrycznym (kontrola) jak i tych, które były indukowane elektrycznie świadczy o tym, że w trakcie wegetacji wzrastała liczba roślin zdolnych do odbierania indukcyjnego sygnału elektrycznego.

W przypadku najmłodszych roślin, które nie były jeszcze zdolne do zawiązywania pąków kwiatowych i w warunkach hodowli in vitro pozostawały w fazie wegetatywnej, stymulacja elektryczna zastępowała endogenne mechanizmy indukcji rozwoju generatywnego. U starszych roślin natomiast pole elektryczne mogło przyspieszyć indukcje i tym samym skrócić okres do zawiązywania pąków kwiatowych.

Zakładając hipotezę hormonalną można przyjąć, że dla indukcji kwitnienia konieczny jest transport jednej lub kilku naładowanych cząsteczek do stożka wzrostu pędu. Ilościowy efekt w stymulacji kwitnienia uzyskano wymuszając polaryzację ujemną stożka wzrostu, zatem prawdopodobne wydaje się przyjęcie, iż ładunek transportowanych molekuł jest ujemny. Przyłożenie zewnętrznego pola elektrycznego przyciąga ujemnie naładowane substancje w kie­runku anody oraz zwiększa ich koncentrację w części wierzchołkowej do takiego pozio­mu, jaki umożliwia indukcje procesów fizjologicznych prowadzących do kwitnienia, nawet po odłączeniu elektrod.

Celem podjętych badań było określenie roli zmian elektrycznych zachodzących w komórkach podczas procesu różnicowania a także w wyniku działania czynnikami zewnętrznymi na rośliny jak tempe­ratura, substancje chemiczne, pole elektryczne. Próbowano również powiązać ob­serwowane efekty elektryczne z budową membran i udziałem molekuł sygnałowych. Udział potencjału czynnościowego w transmisji fali zmian elektrycznych, indukowanych ogrzaniem korzeni, został potwierdzony charakterystycznymi zmia­nami transportu jonów. Uaktywnieniu kanałów jonowych towarzyszyło otwarcie również kanałów przepusz­czalnych dla niskocząsteczkowych białek. Ta równoległość czasowa otwarcia róż­nych kanałów w błonie komórkowej może świadczyć o intensywniejszym działaniu powolnej fali na błony, porównując do zmian generowanych jedynie przejściem potencjału czynnościowego.

Wyniki przeprowadzanych dotąd badań potwierdziły ważną rolę zmian elektrycznych w regulacji wielu podstawowych procesów fizjologicznych roślin. Ogólnie akceptowana kon­cepcja sygnalizacji chemicznej jako drogi przekazywania informacji pomiędzy komór­kami roślinnymi, może zostać rozszerzona o elementy natury elektrycznej. Uwalniane przez komórkę na zewnątrz tzw. substancje sygnałowe, działają zarówno na receptory po­łożone na własnej błonie jak również na błonach komórek sąsiednich. Powoduje to zmianę geometrii składników strukturalnych błony i zaburzenia lokalnego pola elektrycznego. Powstanie domen lipidowych i białkowych w błonie komórkowej jak również niesymetryczne rozmieszczenie struktur w komórce, może z kolei stanowić instrukcję dalszego jej rozwoju. Substancje sygnałowe mogłyby powstawać w wyniku zaprogramowanego cyklu komórkowego lub pod wpływem działania czynników zewnętrznych.

Analizując czasową zbieżność zmian elektrycznych i anatomicznych różnico­wania komórek wierzchołka wzrostu, należy sądzić, iż etapem wymaganym do indukcji różnicowania jest wzrost ujemnego ładunku powierzchni komórek. Ta zmiana ładunku elektrycznego błony, może być wynikiem wpływu różnych czynników. W szczególności odpowiednie stężenie auksyn i cytokinin warunkuje polary­zację apolarnych komórek oraz protoplastów, czyli wymusza ich uporządkowanie. Również chwilowe zmiany rozkładu ładunków elektrycznych błon (fala elek­tryczna) mają wpływ na niektóre procesy fizjologiczne. Efektywność ich reakcji zależy od natężenia bodźca fizycznego bądź chemicznego, który wyzwala falę odpowiedniej amplitudy. Przejściu fali zmian potencjału elektrycznego błon, towarzyszy wypływ odpowiednich związków chemicznych. Te z kolei indukują syntezę specyficznych genów, jako reakcję obronną rośliny na działający stres oraz przebudowę błon komórkowych a modyfikacja chemiczna błony pociąga za sobą zmianę jej własności elektrycznych [7].

Powyższy rozdział obrazuje jak bardzo funkcjonowanie organizmów roślinnych uzależnione jest od pola elektromagnetycznego.

7.6 Jakość materiału siewnego

7.6.1 Znaczenie nasion i owoców dla gospodarki człowieka

Produkcja nasion i owoców należy do najważniejszych zadań rolnictwa oraz ogrodnictwa. Nasiona i owoce, dzięki nagromadzonym w nich materiałom pokarmowym, stanowią podstawowe źródło pożywienia ludności i bardzo ważny składnik paszy zwierząt domowych. Dostarczają również, bardzo ważnych surowców przemysłowych.

W pożywieniu ludzi największe znaczenie mają mączyste nasio­na zbóż, zawierające dużą ilość skrobi i małą ilość białka i tłuszczu. Wyrabia się z nich mąkę i kasze oraz używa do karmienia zwierząt. Naj­większą wartość pokarmowa w ziarnie ma bielmo i zarodek, natomiast okrywy ziarniaków składają się z niestrawnych, grubych i przeważnie zdrewniałych ścian komórkowych oraz zawierają dużo krzemionki. Podczas mielenia okrywy ziarniaka i zarodki odpadają jako otręby, które stanowią bardzo wartościową pasze ze względu na zawartość zarodków. Ponadto otręby zawierają także białko aleuronowe, pod okrywami nasiennymi, i nieco skrobi.

Ważną rolę pokarmową odgrywają nasiona roślin strączkowych, jak groch, fasola, bób, łubin, wyka, soja. Liścienie ich zawierają obok skrobi duże ilości białka i obfitują w wartościowe składniki mineralne -szczególnie fosforowe i wapniowe. Nasiona łubinu, grochu czy peluszki używane są na paszę. Nasiona soi zawierają obok białka i skrobi wysoki procent tłuszczu, z którego otrzymuje się olej jadalny i techniczny.

Z nasion roślin oleistych takich jak np. rzepak, rzepik, len, konopie, słonecznik, gorczyca, rącznik, bawełna tłoczy się olej. Odpadki pozostające po wydobyciu z nasion oleju, tzw. makuch, używane są na paszę.

Puch okrywający nasiona bawełny stanowi cenne włókno przemysłowe. Nasiona kawy i kakaowca, owoce pieprzu i wanilii dostarczają cennych produktów spożywczych i przypraw. Wiele nasion i owoców ma zastosowa­nie w przemyśle farmaceutycznym i w lecznictwie [2].

Soczyste jadalne owoce drzew, krzewów i warzyw jagodowych mają duże znaczenie w pożywieniu ludzi ze względu na zawartość witamin, soli mineralnych, a częściowo także cukru i innych składników organicznych. Wiele owoców używa się do wyrobu win, soków owocowych, marmolad oraz innych przetworów. Do najpospolitszych roślin, dostarczających jadal­nych owoców, należą: pomidor, ogórek, melon, truskawka, malina, porzecz­ka, agrest, jabłoń, grusza, śliwa, wiśnia, morela, brzoskwinia, winorośl; z dziko rosnących: borówka, poziomka, a z roślin pocho­dzących z cieplejszych stref klimatycznych: cytryna, pomarańcza, palma daktylowa, banan i inne.

7.6.2 Wpływ pola elektromagnetycznego na jakość materiału siewnego

W związku z intensyfikacją produkcji rolnej plantatorzy dążą do jak najlepszego wykorzystania posiadanego areału gleby i maksymalnej opłacalności produkcji roślinnej, dzięki czemu zainteresowanie działaniem pola elektromagnetycznego zwiększyło się oraz rozwinęło się szereg badań, które oceniają pole elektromagnetyczne jako środek poprawy wigoru materiałów rolniczych, ale także jako ewentualne zagrożenie dla rolnictwa. Aby osiągnąć jak największe zyski, plantatorzy stosują do produkcji rolnej materiał siewny bardzo wysokiej jakości. Znaczący wpływ na rozwój, wzrost i plonowanie uzyskanych roślin ma właściwe przygotowanie nasion do siewu, czyli pożniwna poprawa jakości materiału siewnego, dlatego też stale trwają poszukiwania coraz to bardziej efektywnych a za razem ekonomicznych metod uszlachetniania roślin [32]. Jedną z takich metod może być traktowanie nasion polem elektromagnetycznym, jednak w badaniach nie oceniono sposobu działania pola, lecz jedynie skutki jego działania, co jest ważne, także niekorzystne. Postęp dokonujący się w rolnictwie wymaga stosowania materiału siewnego o coraz wyższej jakości, czyli nasion o zwiększonym wigorze. Nasiona o zwiększonej jakości można zdefiniować jako:

• kiełkujące w 100%,

• kiełkujące szybko,

• wytwarzające normalnie rozwijające się siewki,

• słabo wrażliwe na czynniki zewnętrzne,

• mało wrażliwe na różnego rodzaju stresy,

• dające się łatwo przechowywać.

Jakość nasion zależy od takich czynników jak: genotyp, warunki rozwoju nasion, czynniki okresu żniw oraz sposobów pożniwnej poprawy jakości materiału siewnego. Lepsze i nowocześniejsze metody uszlachetniania nasion pozwalają uzyskać coraz lepszą korelację pomiędzy wynikami badań laboratoryjnych a polową zdolnością wschodów. Rosnąca konkurencja na rynku nasiennym powoduje konieczność stałego poszukiwania nowych sposobów podnoszenia jakości materiału siewnego. Opracowano szereg metod pożniwnej poprawy jakości nasion. Niektóre z nich, takie jak zaprawianie czy otoczkowanie, stały się niemal standardowym sposobem traktowania nasion rolniczych. Inne powoli wprowadzane są do praktyki. Jedną z metod pożniwnej poprawy jakości jest traktowanie ich polem magnetycznym. Stosuje się to nie tylko w celu poprawy jakości, ale np. istnieją metody suszenia ziarna zbożowego za pomocą pola elektromagnetycznego, co jest zadowalające dla rolników choćby ze względu na stosunkowo niską energochłonność procesu suszenia w stosunku do innej metody, także łatwość przebiegu jest zadowalająca [42]. Czynnik ten jest ostatnio obiektem zainteresowania i polemik zarówno środowisk naukowych jak i społeczeństwa. W ostatnich latach wzrasta znaczenie fizycznych czynników obróbki nasion. Wpływają one korzystnie na polową zdolność wschodów oraz cechy plonotwórcze roślin wyrosłych z nasion poddanych ich działaniu. Szczególnie korzystne działanie wykazują tutaj właśnie stałe lub zmienne pola magnetyczne. Badania ich wpływu, chociaż nie pozwalają ustalić mechanizmu działania, wskazują na możliwość użycia zmiennego pola magnetycznego, szerzej mówiąc pola elektromagnetycznego do poprawy wigoru nasion, co przecież pociąga za sobą ujemne skutki wpływu tego pola na rośliny. Poniższe wyniki badań mówią o działaniu pola elektromagnetycznego na nasiona dwóch odmian pszenicy (Jota i Sigma), zauważyć można, że nie wszystkie reagują tak jakbyśmy chcieli, a tylko ich część, pozostałe, które są pod wpływem działania pola elektromagnetycznego nie wykazują większej poprawy [30].

Suche nasiona poddane zostały działaniu zmiennego pola magnetycznego o częstotliwości 16 Hz i 50 Hz, indukcja magnetyczna wynosiła 5 mT, czas działania 2 godziny. W celu uniknięcia wzrostu temperatury nasion stosowano wentylacje przestrzeni użytkowej. Kontrolę stanowiły także ziarniaki tych samych gatunków niepoddane w tym czasie działaniu pola elektromagnetycznego. Należałoby tu dodać, że przy opisywaniu wyników doświadczeń brano pod uwagę takie efekty jak:

• polowa zdolność wschodów,

• średni czas kiełkowania pojedynczego ziarniaka,

• równomierność wschodów,

• krzewienie w 30 dniu i kłoszenie w 63 dniu od wschodów,

• wysokość źdźbła, krzewistość, długość kłosa jako cechy morfologiczne,

• liczba ziarniaków w kłosie, liczba i masa ziarniaków z rośliny, plon z poletka jako cechy plonotwórcze.

Otrzymane wyniki poddano analizie statystycznej, oraz wywnioskowano z nich, że we wszystkich latach doświadczeń pole magnetyczne zwiększało zdolność wschodów. Zastosowane w doświadczeniu częstotliwości działały prawie jednakowo - efekty wywołane działaniem częstotliwości 50 Hz były nieco słabsze. Obniżenie wartości średniego czasu kiełkowania pojedynczego ziarniaka i równomierności wschodów, czyli przyspieszenie kiełkowania oraz wschodów, w całym okresie prowadzenia doświadczeń wykazywały stare nasiona pszenicy Jota, przyspieszenie to nie zostało stwierdzone w przypadku nasion tej odmiany pochodzących ze zbioru roku poprzedzającego doświadczenie, czyli nasion o wysokim wigorze. Pszenica Sigma natomiast niezależnie od wieku badanych nasion, nie wykazuje przyspieszenia wschodów polowych. Obserwowane różnice w biostymulacji polem magnetycznym spowodowane są różnicami genetycznymi pomiędzy tymi dwoma odmianami [36]. Naukowcy twierdzą, że zróżnicowanie wschodów polowych w różnych latach doświadczeń spowodowane mogło być różnymi warunkami pogodowymi. Wnioskiem jest, że rośliny wyrosłe z nasion traktowanych zmiennym pole magnetycznym rozwijają się szybciej, wchodząc w poszczególne fazy rozwoju kilka dni wcześniej niż rośliny kontrolne, aczkolwiek rośliny pszenicy odmiany Jota wykazywały skrócenie źdźbła, podobnie jak pszenżyto odmiany Jago [30]. Czyli jak widać pole magnetyczne powoduje efekty ujemne podczas wyżej opisanych doświadczeń. Faktem także jest, że częstotliwość 16 Hz dawała lepsze fekty, druga zaś, - 50 Hz, która przecież jest częstotliwością przemysłową, dawała więcej efektów ubocznych.

Tabela 7.1 Cechy morfologiczne roślin pszenicy jarej i pszenżyta jarego wyrosłych z nasion traktowanych zmiennym polem magnetycznym

Odmiana zbóż	Wysokość źdźbła [cm]	Długość kłosa [cm]
Jota kontrolna	98	10,85
Jota 16 Hz	94,6	11,7
Jota 50 Hz	92,4	11,85
Jago kontrolna	115,5	10
Jago 16 Hz	110	11,2
Jago 50 Hz	111	11,5

U wszystkich badanych gatunków i odmian, w całym okresie doświadczalnym wzrosła liczba ziarniaków w kłosie, wskazuje to, że pole magnetyczne niskiej częstotliwości korzystnie wpływa na liczbę i długość kłosów. Ale nie zawsze, jak pokazuje powyższa tabela, traktowanie polem magnetycznym może pogorszyć jakość roślin, jak widać wysokość źdźbła pod działaniem pola magnetycznego obniżyła się, jest to niewątpliwie dowód na to, że istnieje pewne zagrożenie z tej strony. Bardziej obrazuje wykres poniżej (wykres 7.1). Owszem, nie ma, czego ukrywać, działanie pola magnetycznego daje więcej pozytywnych skutków, w zakresie opisanym w niniejszym rozdziale, niż ujemnych. Nie należy jednak tego lekceważyć, zwłaszcza, że jak już wspomniano wcześniej mechanizm działania pól elektromagnetycznych jest bardzo mało znany. Właściwie znane są jedynie skutki ich wpływu.

Wykres 7.1 Wysokość źdźbła pszenicy jarej (Jota) i pszenżyta jarego (Jago) wyrosłych z nasion traktowanych pole elektromagnetycznym 16 i 50 Hz

Innym przykładem wpływu pola elektromagnetycznego na nasiona są wyniki badań wpływu przemiennego pola magnetycznego o f = 50 Hz, na przebieg procesu kiełkowania nasion, wczesnego rozwoju siewek, wysokość plonu i cechy chemiczne cebuli odmiany Sochaczewska. Badanie przeprowadzono w warunkach polowych. Zakres tego badania obejmował: zliczanie wykiełkowanych siewek, pomiar wysokości najdłuższego liścienia, co pozwoliło ocenić wpływ przedsiewnej biostymulacji na kiełkowanie nasion oraz wzrost roślin. Po zbiorze zważono plony poszczególnych prób oraz przeprowadzono cykl badań chemicznych. W badaniach polowych nie stwierdzono wpływu pola magnetycznego na szybkość kiełkowania nasion, tempo wzrostu i wysokość plonu cebuli. Stwierdzono natomiast wpływ przedsiewnej biostymulacji na przyswajanie mikro- i makroelementów. Wzrosła zawartość suchej masy w cebuli wyrosłej z nasion biostymulowanych polem magnetycznym o najwyższej wartości indukcji oraz najdłuższym czasie ekspozycji. Stwierdzono również obniżenie procentowej zawartości popiołu dla cebul stymulowanych słabym polem w krótkim czasie. Rośliny wszystkich prób biostymulowanych odznaczały się mniejszą zawartością żelaza, manganu, miedzi i wapnia, natomiast zawartość cynku wzrosła. Zawartość magnezu i potasu zmalała tylko dla prób stymulowanych najmniejszą dawką ekspozycyjną [34].

I kolejnym przykładem są wyniki badań wpływu przemiennego pola magnetycznego i elektrycznego o częstotliwości f = 50Hz, na przebieg procesu kiełkowania nasion, wysokość i właściwości mechaniczne plonu rzodkiewki odmiany Carmen, rzodkwi odmiany Agata oraz rzodkwi odmiany Murzynka. Wstępne badania pozwoliły na dobór indukcji magnetycznej lub natężenia pola elektrycznego oraz czasu ekspozycji zastosowanych do badania polowego [11].

Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono: pozytywny wpływ przedsiewnej biostymulacji na kiełkowanie nasion rzodkiewki, negatywny wpływ biostymulacji polem magnetycznym o dużej wartości indukcji na kiełkowanie nasion rzodkwi Agata oraz niewielki (nieistotny statystycznie) negatywny wpływ pól magnetycznych na kiełkowanie nasion rzodkwi Murzynka. Przedsiewna biostymulacja wpłynęła pozytywnie na wysokość plonu rzodkiewki Carmen dla wszystkich prób, rzodkiew Murzynka nie reagowała wysokością plonu na elektromagnetyczną obróbkę, natomiast dla rzodkwi Agata wpływ pól magnetycznych o indukcji B = 60 mT był negatywny. Badania cech mechanicznych wykazały niewielki wzrost gęstości korzeni rzodkiewki Carmen i rzodkwi Murzynka. Na wartość statycznego modułu sprężystości nie stwierdzono wpływu, stwierdzono natomiast obniżenie wartości dynamicznego modułu sprężystości korzeni rzodkwi Agata i rzodkwi Murzynka, która wyrosła z nasion poddanych obróbce polem elektrycznym oraz wzrost tej właściwości dla prób biostymulowanych polem magnetycznym [35]. Potwierdza się przekonanie o niskiej wiedzy odnośnie wpływu pola elektromagnetycznego, zarówno szkodliwego i nie tylko, ale fakty wskazują jednoznacznie, że taki jest.

Podobnie badano wpływ zmiennego pola magnetycznego oraz elektrycznego o częstotliwości f = 50 Hz na przebieg kiełkowania nasion, właściwości mechaniczne plonu rzodkiewki, stwierdzono różny wpływ pola magnetycznego i elektrycznego na nasiona kiełkujące oraz zróżnicowane reakcje tych gatunków roślin na przedsiewną biostymulację.

Część użytkową warzyw rzepowatych stanowi zgrubienie części podliścieniowej i górnej części korzenia. Duża popularność i znaczenie rzodkiewki wynika z tego, że pojawia się na rynku jako jedno pierwsza pierwszych świeżych warzyw uprawianych w gruncie. W celu uzyskania jak najwcześniejszych plonów, co wpływa na wzrost opłacalności, wykorzystuje się najlepszy jakościowo materiał siewny poddany sortowaniu, czyszczeniu oraz suszeniu, niekiedy nasiona są dodatkowo uszlachetniane poprzez zaprawianie, otoczkowanie, tamowanie, skaryfikację, stratyfikację i inne tym podobne zabiegi [31]. Właśnie także w tym celu miało służyć poddanie nasion rzodkiewki na działanie pola magnetycznego oraz elektrycznego. Przeprowadzono badania dotyczące wpływu przedsiewnej biostymulacji nasion rzodkiewki zmiennym polem magnetycznym i elektrycznym częstotliwości 50 Hz, na kiełkowanie, plony i cechy mechaniczne nasion roślin z rodziny krzyżowych.

Z dyskusji wyników doświadczeń wynikło, że:

• duża część nasion kiełkowała wolniej niż grupa kontrolna, posiadały one znacznie niższą energię kiełkowania,

• przedsiewna biostymulacja dla spowodowała pewien spadek plonu rzodkiewki nawet do 30 %,

• w większości badanych materiałów nastąpił spadek wartości dynamicznego modułu sprężystości [36].

Powyższe rozważania pokazują szkodliwy wpływ pola elektromagnetycznego na nasiona. Następny podrozdział stanowią informacje na temat właściwości gleby pod wpływem PEM.

7.7 Genetyczne efekty działania PEM

Po raz pierwszy wpływ pola elektromagnetycznego na aparat genetyczny stwierdzono w doświadczeniach z rosnącym korzeniem czosnku. Działanie na obiekt impulsowymi polami bardzo wielkiej częstotliwości prowadzono przy następujących warunkach: zakres częstotli­wości od 5 do 40 MHz, długość impulsów od 15 do 50 μsek., częstotliwość powtarzania impulsów od 500 do 1000 imp./sek., natężenie pola od 250 do 6000 V/m i czas działania 5 min. Czynniki te prowadziły do aberracji chromoso­mowych komórek korzenia czosnku, fragmentacji i tworzenia mostków.

W innych doświadczeniach podobne czynniki wyzwalały efekty dwóch typów: patologiczne, somatyczne zmiany, nie dziedziczne w komórkach rozrodczych, prze­kazywane potomstwu. Przykładem efektów pierwszego typu jest tworzenie się czerwonych lub brązowych plam na jednym lub obu oczach. Efekty drugiego typu, obserwowane przy krzyżowaniu napromienionych dojrzałych samców oraz dziewiczymi samicami, były bardzo różnorodne: sprzężone z płcią recesywne letalne mutacje powstały prawie 13 razy częściej niż w doświadczeniach kontrolnych; częściej powstawały sprzężone z płcią mu­tacje cech zewnętrznych, takich jak zniekształcenie rogówki oka, pęcherzykowatość skrzydeł, zmniejszenie wielkości szczecinek, żółty kolor ciała i dominujące zmiany w aparacie chromosomo­wym.

Wszystkie te mutacje (z wyjątkiem żółtego koloru ciała) poja­wiały się często, co wskazywałoby na szczególną wrażliwość genów na PEM. Pęcherzykowatość skrzydeł pojawiała się zarówno jako dominująca, jak też recesywna mutacja. Znacznie większa niż w kontroli była częstotliwość mutacji dominujących (związana z ogólną aberracją chromosomów, z utratą niewielkich ich części, z duplikacjami), a szczególnie: zmiany wielkości szczecinek, płodności, zdolności do rozmnażania i innych. Obserwo­wano też mozaiki (pojawienie się osobników o zmienionych ce­chach tylko niektórych części ciała), co związane jest z mutacjami w komórkach niektórych typów.

W serii badań prowadzonych w Instytucie Badań Medycznych w Nowej Anglii w USA, stwier­dzono, że u bakterii, zarodników grzybów niższych oraz roślin wyż­szych, owadów i innych zwierząt można drogą działania impul­sami PEM określonych parametrów wyzwalać mutacje podobne do powstających przy naświetleniach promieniami jonizującymi:

• pod wpływem PEM o częstotliwości 30 MHz w komórkach nowotworów złośliwych zachodzą aberracje chromosomowe, doprowadzające do wstrzymania mitozy, starzenia się i obumarcia komórek. Przy innych częstotliwościach może pojawiać się pełny zakres chromosomowych aberracji,

• u bakterii pozbawionych zdolności syntezy histydyny pod wpływem PEM o częstotliwości 31 MHz pojawiają się mutanty przeciwnego typu, bakterie fermentujące laktozę pod wpływem pól o częstotliwości 18 MHz tracą tę zdolność również i w przy­szłych pokoleniach, jednakże działanie częstotliwości 22 MHz na odległe pokolenie przywraca ją znów i ta cecha jest również dzie­dziczna,

• przy napromieniowywaniu plemników lub komórek jajowych PEM częstotliwości około 25 MHz, w pierwszym pokoleniu lęgnie się 8 razy więcej samic niż samców; przy 30 MHz zmiany dobrze zaznaczają się także w drugim pokoleniu, kiedy to lęgnie się 2 razy więcej samców niż sa­mic; przy 28 MHz dwa dominujące geny określające barwę oczu skrzyżowanych owadów tworzą odmienny gen recesywny.

Każdy z opisanych efektów mutacyjnych zachodzi przy okreś­lonych połączeniach parametrów działających pól elektromagnetycznych; parametry te są zróżnicowane w następujących zakresach: częstotliwość od l do 250 MHz, długość impulsu od l do 10 μsek., częstotliwość powtarzania impulsów od 30 do 10 000 imp./sek. oraz natężenie pola (w impulsie) od setek do dziesiątek tysięcy V/m. Impulsowe para­metry dobierano tak, aby nie zachodziło silne nagrzewanie obiek­tu, a częstotliwość i natężenie były współmierne z pożądanym rezultatem. Źródło promieniowania PEM umieszczono w pewnej odległości, aby nie było kontaktowego działania na obiekt.

Genetyczne zmiany obserwowano również pod wpływem sta­łego pola magnetycznego. Działanie takiego pola doprowadzało do znacznego zwiększenia, w porównaniu z kontrolą, liczby przypadków zniekształcenia rogówki oka, jednak cecha ta nie dziedziczy się w następnych pokole­niach. Dziedziczne zmiany zachodzące pod wpływem pola magne­tycznego obserwowano przy większych natężeniach.

W innych doświadczeniach badano płodność oraz żywotność potomstwa po skrzyżowaniu osobników, które poddane zostały działaniu stałego pola magnetycznego z kontrolnymi. Działanie polem na owady zwiększało płodność oraz żywotność w drugim pokoleniu o 15% w porównaniu z obserwowanymi przy krzyżowaniu par, niepoddanymi działaniu. Przy działaniu polem o takim samym natężeniu na oba organizmy rodzicielskie, podobne zmiany zaobser­wowano już w pierwszym pokoleniu. U mieszańców jednak obserwowano przeciwny efekt: obniżenie płodności. Zmiany takie obserwowano w pierwszym i w drugim pokoleniu.

Mutagenne działanie pola magnetycznego ujawniono również podczas doświadczeń z roślinami wyższymi. W nasionach grochu poddanych uprzednio działaniu promieni gamma, działanie impul­sowe pola magnetycznego doprowadziło do znacznego zwiększenia liczby komórek z chro­mosomowymi aberracjami; w doświadczeniach z kiełkami grochu działanie pola magnetycznego o podobnym natężeniu również zwiększało liczbę chromosomowych aberracji.

Doświadczalne ujawnienie działania PEM na aparat genetycz­ny okazało się niespodzianką. Do chwili odkrycia tego zjawiska mutagenne działanie obserwowano (i teoretycznie stwierdzono możliwość) jedynie dla części widma elektromagnetycznego o wiel­kich kwantach energii tzn. dla promieni gamma, rent­genowskich i ultrafioletowych; obserwowano także stymulujące działanie podwyższonej temperatury (szczególnie promieni podczerwonych) na liczbę powstających mutacji. Dlatego też uważa­no, że przyczyną genetycznych zmian jest zjawisko nagrzewania się komórek pod wpływem PEM dużych częstotliwości. Powyższe doświadczenia pokazują, że pole elektromagnetyczne ma wpływ na geny nawet przy niskich częstotliwościach, co tymbardziej uwidacznia zagrożenia z jego strony.

7.8 Degradacja gleby

Najważniejszym składnikiem materii organicznej na Ziemi są kwasy humusowe (HA). Są to najbardziej złożone, ciemno zabarwione, paramagnetyczne, mające cechy słabych kwasów, polielektrolity wszechobecne w ekosystemach glebowych i wodnych, posiadają one unikatowe właściwości fizyczne, chemiczne i spektroskopowe. Poniżej przedstawiono wyniki badań degradacji kwasów humusowych pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego. Przewiduje się, że fotoreakcje tego typu mogą mieć istotne znaczenie ekologiczne. Kwasy humusowe posiadają właściwości:

• absorbują silne promieniowanie elektromagnetyczne,

• wykazują paramagnetyzm trwały oraz przejściowy,

• zawierają skomplikowane układy węglowe i heterocykliczne, co nadaje im cechy słabych anionowych polielektrolitów,

• posiadają one „gąbczasta strukturę”; mają one dużą pojemność sorpcyjną i zdolności kompleksotwórcze,

• cechuje je najwyższa ze znanych biopolimerów odporność względem mikroorganizmów, niekiedy nawet działanie bakteriostatyczne, mikroflora i mikrofauna bytująca w glebach bogatych w HA jest odporna na działanie promieniowania jonizującego i UV.

Kwasy humusowe są rozmieszczone w zewnętrznych warstwach ekosystemów - glebach i wodach powierzchniowych. Taka ich dystrybucja oraz silne właściwości absorpcyjne stanowią, iż są one bardzo efektywną tarczą względem promieniowań jonizujących i niejonizujących, z czego wynikają doniosłe skutki biologiczne i ekologiczne [30]. Przeprowadzono doświadczenia z wpływem promieniowania UV na procesy degradacji kwasów humusowych. HA oddziałując z tymże promieniowaniem generują stany elektronowo wzbudzone i dlatego najbardziej znanymi technikami badania mechanizmów tych procesów są metody spektroskopii molekularnej. Aby uzyskać informacje na temat kinetyki, energetyki i mechanizmu zachodzących reakcji zastosowano: pomiar widm absorpcyjnych, chemiluminescencję oraz elektronowy rezonans paramagnetyczny. Napromieniowanie suchych próbek kwasów humusowych nie powoduje mierzalnych zmian absorpcji, co tylko potwierdza znaną już odporność suchych HA na degradację pod wpływem promieniowania, ale w roztworach zasadowych natlenianych wszystkimi powyżej wymienionymi metodami rejestruje się znacznie postępującą degradację. Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że widma chemiluminescencji kwasów HA, sugerują udział elektronowo wzbudzonych związków karbonylowych lub dipoli w rodnikowych reakcjach chemiwzbudzenia i emisji [30]. Podczas naświetlania kwasów humusowych promieniowaniem wzrasta 4 do 6 razy amplituda sygnału fotoindukowanego światłem widzialnym, a szerokość widma nie zmienia się istotnie. Po długich czasach napromieniowania zasadowych roztworów HA wartość amplitudy silnie maleje, co potwierdza fotodegradację kwasów humusowych do prostszych jednostek, które nie zawierają wewnętrznych wolnych rodników. Jasno wynika z przeprowadzonych badań, że promieniowanie UV oddziaływujące na HA inicjuje takie reakcje fotochemiczne jak np. powolna degradacja kwasów humusowych do niskocząsteczkowych produktów, czy tworzenie aktywnych produktów fotodegradacji. Obserwowane procesy mogą mieć istotne znaczenie biologiczne i ekologiczne. Może nastąpić wzrost albeda gleby i wód powierzchniowych, co skutkuje lokalnymi zmianami klimatycznymi. Nieuniknione są tutaj także wzrost produkcji dwutlenku w wyniku procesu dekarboksylacji HA, oraz zmiana właściwości, hydrofobowych oraz kompleksotwórczych HA gleb i wód. Badanie fotoreakcji tak skomplikowanych wielkocząsteczkowych biopolimerów, jak kwasy humusowe, napotyka na poważne trudności zarówno metodyczne, jak również interpretacyjne. Aby uzyskać jeszcze pełniejsze wyniki i wnioski, należy przeprowadzić dalsze pomiary, także z wykorzystaniem układów modelowych. Ważne jest i trzeba tu podkreślić, że oddziaływanie to ma bardzo istotne znaczenie ekologiczne, i nie trzeba tu przypominać, jakie ogromne znaczenie mają właściwości gleby dla rolnictwa.

8. Mechanizacja rolnictwa

8.1 Energia elektryczna

Energia elektryczna jest podstawowym rodzajem energii w produkcji rolniczej, a przede wszystkim w produkcji zwierzęcej. Do gospodarstw jest dostar­czana w postaci przemiennego prądu trójfazowego z sieci elektrycznej napowierzchniej. Może być także wytwarzana bezpośrednio w gospodarstwie. Jest stosowana do napędu wielu maszyn i urządzeń za pomocą silników elektrycz­nych, ogrzewania i oświetlania pomieszczeń oraz zasilania urządzeń chłodni­czych i klimatyzacyjnych. Służy do zasilania wielu systemów automatycznych, elektronicznych oraz komputerowych monitorujących, rejestrujących i obsłu­gujących procesy produkcyjne. Prąd elektryczny jest wytwarzany w elektrow­niach, w których spalany jest węgiel kamienny dający produkty zanieczyszcza­jące środowisko naturalne szkodliwymi związkami chemicznymi. Dlatego po­szukuje się alternatywnych źródeł napędu generatorów wytwarzających prąd elektryczny w rolnictwie [29].

Energia elektryczna jest także niezbędna do zasilania różnych odbiorników w ciągnikach i samobieżnych maszynach rolniczych. Tutaj jednak stosuje się prąd stały, którego źródłem są akumulatory, baterie lub alternatory, prądnice prądu. Zapotrzebowanie na prąd w tym sprzęcie technicznym jest coraz więk­sze, co wynika ze stosowania różnych urządzeń, np. klimatyzatorów poprawia­jących ergonomiczność operatorów maszyn, urządzeń monitorujących pracę maszyn oraz rejestrujących ich parametry eksploatacyjne, urządzeń automatycz­nych, jak również systemów elektroniczno-komputerowych dla rolnictwa pre­cyzyjnego.

8.2 Silniki elektryczne

Silniki elektryczne są podstawowym źródłem energii mechanicznej przy pro­dukcji gospodarstwa rolnego oraz w pojazdach i maszynach rolniczych. Silniki elektryczne zamieniają energię elektryczną na energię mechaniczną, służą do napędu wielu maszyn i urządzeń, dla których niezbędna jest moc przenoszona w postaci obrotów i momentu obrotowego elementów napędowych. Wyróżnia się silniki elektryczne prądu stałego i prądu przemiennego. Silniki prądu przemien­nego są najczęściej asynchroniczne.

Silniki prądu stałego są stosowane głównie w pojazdach i maszynach rolniczych i są zasilane prądem stałym. Służą np. do napędu wycieraczek, wentylatorów, dmuchaw w instalacjach wentylacyjnych, sterowania układami auto­matycznymi itp. Ich podstawową zaletą jest możliwość łatwego regulowania prędkości obrotowej. Zmieniając bezstopniowo opór prądu za pomocą prostych, urządzeń, np. potencjometrów, proporcjonalnie zmieniamy napięcie zasilania oraz obroty silnika. Silniki takie są zbudowane ze stojana wraz z magnesami i z wirnika z uzwojeniami. Przekazywanie prądu na wirnik odbywa się przez komutator i współpracujące z nim szczotki. Wzajemne oddziaływanie pola elektromagne­tycznego wirnika z polem magnetycznym wytwarzanym przez magnesy powo­duje obracanie się wirnika silnika.

Ostatnio coraz większe zastosowanie w urządzeniach automatycznych maszyn rolniczych i urządzeń stacjonarnych znajdują silniki prądu stałego, umożli­wiając łatwe i skuteczne sterowanie różnych obiektów, np. zaworów, zasuw.

Silniki jednofazowe prądu przemiennego charakteryzują się małymi mocami, do około 2 kW. Znajdują zastosowanie w urządzeniach wymagających małych mocy zasilania, np. w małych stołowych piłach tarczowych, urządzeniach do przygotowywania pasz itp. Składają się ze stojana oraz obracającego się wirnika klatkowego. Stojan silnika zbudowany jest z obudowy i wewnątrz umieszczonych uzwojeń. Oprócz uzwojenia głównego znajduje się również uzwojenie rozruchowe na tych samych rdzeniach. Po podłączeniu do sieci następuje wirowanie pola elektromagnetycznego zgodnie z przebiegiem prądu przemiennego. Wzbudzona w klatce wirnika siła elektromotoryczna powoduje powstanie pola elektromagnetycznego, które zmienia się równocześnie z polem stojana. Nie powoduje to ruszenia wirnika silnika. W celu wywołania momentu rozruchowego stosuje się uzwojenie rozruchowe, które przesuwa przebieg napięcia względem natężenia prądu, co powoduje, że powstaje drugie wirujące pole elektromagnetyczne przesunięte w czasie, powstaje moment rozruchowy i wirnik rusza z miejsca. W tym celu silniki są wyposażane w dodatkowe uzwojenia powodujące powstanie chwilowego oporu indukcyjne­go lub w kondensatory wpływające na powstanie oporu pojemnościowego oraz przesunięcie przebiegu napięcia względem natężenia prądu.

Silniki trójfazowe asynchroniczne mają moce większe od 2 kW i są stosowane powszechnie w rolnictwie. Jeszcze powszechniejsze zastosowanie w produkcji rolniczej mają mniejsze silniki w różnych urządzeniach, np. do napędu dmuchaw do siana lub słomy, wentylatorów wywiewnych, urządzeń transportowych, sieczkarń stacyjnych, pił tarczowych, rozdrabniaczy pasz.

Silniki trójfazowe asynchroniczne klatkowe buduje się z nieruchomego stojana i ruchomego wirnika w kształcie klatki w cylindrycznej obudowie. Wewnątrz stojana znajdują się trzy uzwojenia na rdzeniach, każ­de jest połączone z jedną fazą. Powodują one powstanie wirującego pola elektromagnetycznego. Podczas dopływu prądu w danym uzwojeniu powstaje pole elek­tromagnetyczne początkowo narastające zgodnie z przebiegiem prądu prze­miennego, a następnie malejące w czasie. W następnym uzwojeniu, z pewnym opóźnieniem następuje także wzrost prądu i pola elektromagnetycznego, a na­stępnie jego obniżenie. Podobnie w kolejnym uzwojeniu. W rezultacie powstałe w stojanie wirujące pole elektromagnetyczne pociąga wirnik z własnym wyindukowanym oraz współdziałającym polem elektromagnetycznym, co powoduje obracanie się wirnika. W praktyce obroty wirnika są mniejsze od prędkości wirowania pola elektromagnetycznego w stojanie, co nazywamy poślizgiem wynoszącym średnio od 2 do 5%, a obroty asynchronicznymi w stosunku do wirują­cego pola elektromagnetycznego. Cechą pozytywną tego silnika jest prosta bu­dowa oraz urządzenie rozruchowe. Natomiast cechą niekorzystną jest zmiana pośli­zgu pod wpływem różnego obciążenia silnika i obrotów wirnika silnika [29].

Na tabliczkach znamionowych silników podaje się takie podsta­wowe informacje:

• rodzaj prądu: stały (-) czy przemienny (~),

• moc silnika, np. 10 kW,

• napięcie robocze: 230/400 V,

• wartość cosinusa kąta przesunięcia fazowego, np. cosϕ = 0,95,

• sprawność silnika, np. η = 0,9,

• sposób rozruchu: np. gwiazda - trójkąt.

W praktyce rolniczej możemy spotkać silniki elektryczne asynchroniczne trójfazowe o mocach powyżej 15 kW, zwane pierścieniowymi, w których do rozruchu stosuje się inne urządzenia rozruchowe. W momencie rozruchu pobierają one prąd o bardzo wysokich natężeniach, co byłoby groźne dla instalacji elektrycznej i samych silników. Silniki pierścieniowe charakteryzują się nieco inną budową. Stojan ma budowę podobną do uprzednio omówionych, natomiast wirnik ma uzwojenia trzech faz, które są łączone przez trzy pierścienie z poszczególnymi fazami prądu przemiennego. Ponadto uzwojenia te mogą być łączone z siecią przez rozrusznik będący opornikiem o oporze regulowanym pokrętłem. W chwili rozruchu jest włączany szeregowo maksymalny opór w rozruszniku, co powo­duje obniżenie prądu pobieranego przez wirnik. W rezultacie zmniejszone zo­staje pole elektromagnetyczne wirnika i współdziałające pole elektromagne­tyczne stojana. Podczas wzrostu obrotów silnika i zmniejszania natężenia prądu pobieranego przez silnik opór jest stopniowo obniżany w oporniku. Powoduje to zwiększanie pobieranego prądu i wzrost obrotów, a w rezultacie osiągnięcie przez silnik obrotów nominalnych. Po ich uzyskaniu odłącza się zasilanie wir­nika, a jego uzwojenia łączy się w trójkąt przez zwarcie pierścieni. W nowocze­snych silnikach elektrycznych czynności powyższe mogą być wykonywane automatycznie. Urządzenie automatyczne mierzy ciągle parametry prądu i silni­ka podczas rozruchu, dokładnie sterując poborem prądu. Jest to rozwiązanie bardzo korzystne dla sieci elektrycznej, niepowodujące jej przeciążenia [29].

8.3 Prądnice prądu stałego

Prąd stały charakteryzuje się stałym kierunkiem przepływu, stałym napię­ciem i natężeniem. Jego zaletą jest łatwe wytwarzanie z energii chemicznej w bateriach galwanicznych i proste akumulowanie oraz przechowywanie w postaci energii chemicznej w akumulatorach. Jest stosowany w instalacjach pojazdów i maszyn rolniczych o napięciu 6, 12 oraz 24 V. Służy przede wszystkim do urucha­miania silników spalinowych za pomocą układów złożonych z akumulatorów i rozrusznika oraz do zasilania wielu urządzeń oświetleniowych, radia, kompute­ra i innych, np. automatyki. Do źródeł prądu stałego oprócz baterii należą: prądnice, alternatory.

Akumulatory to urządzenia służące do magazynowania energii elektrycznej prądu stałego, najczęściej o napięciu 12 V lub 24 V. Zbudowane są z ko­mór, w których znajdują się dwa rodzaje izolowanych płyt: ujemne: ołowiowe i dodatnie: z dwutlenku ołowiu. Płyty są zanurzone w wodnym roztworze kwasu siarkowego. Podczas poboru prądu płyty stają się solami kwasu i ołowiu, wydziela się woda, przez, co stężenie kwasu maleje. Ponadto na zaciskach ko­mór spada napięcie z 2,7 V do 2,1 V. Ilość akumulowanego prądu w akumulatorze podaje się w amperogodzinach (Ah). Pojemność akumulatora wyrażona w amperogodzinach pozwala ocenić jak długo można z akumulatora czerpać prąd o danym natężeniu. Na przykład pojemność 50 Ah pozwala na pobieranie prądu o natężeniu l A przez 50 h. Po rozłado­waniu akumulator należy ponownie naładować, podłączając do prądu stałego. W instalacjach pojazdów taki akumulator jest ciągle podłączony do prądnicy i instalacji odbiorczej, a specjalny regulator łączy go w zależności od potrzeb z obydwoma tymi instalacjami. Akumulatory współczesne są bezobsługowe - nie wymagają od użytkownika czynności obsługowych [8].

Prądnica prądu stałego - alternator. W ciągnikach, maszynach samobieżnych oraz silnikach stacjonarnych są stosowane prądnice prądu stałego - alter­natory służące do wytwarzania prądu stałego. Wirniki tych prądnic napędza (obraca) silnik spalinowy za pomocą przekładni pasowych. Prądnice wytwa­rzają pod wpływem napędu z silnika prąd przemienny trójfazowy, prostowany za pomocą diod i przekazany do jednego przewodu jako stały. Prąd ten jest podstawowym źródłem energii elektrycznej w instalacji pojazdów podczas pracy silnika. Po jego zatrzymaniu źródłem prądu jest akumulator.

8.4 Urządzenia elektryczne w rolnictwie

8.4.1 Oświetlenie

Do oświetlenia pomieszczeń służą żarówki lub świetlówki emitujące fale widzialne. Wśród tych urządzeń wyróżniamy: lampy żarowe i lampy wyładow­cze. Lampy żarowe to przede wszystkim żarówki. W żarówkach świecą ciała stałe. np.: drut wolframowy przy przepływie przez niego prądu elektrycz­nego. Wyróżniamy żarówki o różnych mocach, np.: 25, 40, 60, 100, 150 W itp. Żarówki maja różne wymiary gwintów do połączeń z oprawkami.

W lampach wyładowczych występują zjawiska świetlne powstające przy przepływie prądu elektrycznego w gazach. Gaz odpowiednio rozrzedzony przewodzi prąd. Powstałe wewnątrz rurki pole elektryczne powoduje jonizację zderzeniową elektronów swobodnych wskutek nadania im przyśpieszenia oraz powstaje efekt świecenia. Taki sposób oświetlenia jest tańszy niż za pomocą tradycyjnych żarówek. Świetlówki wymagają jednak stosowania specjalnie większej obudowy oraz tzw. statecznika regulującego przepływ prądu. Ostat­nio zjawiska te wykorzystano do produkcji tzw. żarówek energooszczędnych działających jak świetlówki, mających jednak konstrukcje, kształt i gwint jak żarówki.

Elementy oświetlające są montowane w oprawach oświetleniowych, mających duże znaczenie przez wzgląd na złożone warunki, jakie panują w pomieszczeniach i poza nimi. Dotyczy to podwyższonej wilgotności powietrza czy zapylenia cząstkami wybuchowymi, co wymaga specjalnych hermetycz­nych opraw. Nowoczesne oprawy oświetleniowe zapewniają ponadto uzyskanie odpowiedniego komfortu użytkownikom, poprawę wrażeń estetycznych oraz małą uciążliwość w zanieczyszczaniu niepożądanym światłem środowiska natu­ralnego. Ogólnie w rolnictwie oprawy możemy podzielić na następujące grupy:

• przemysłowe i drogowe,

• wnętrzowe nasufitowe i do sufitów podwieszanych,

• do doświetlania roślin w szklarniach,

• parkowe i ogrodowe.

Oprawy przemysłowe mogą być zastosowane w rolnictwie przede wszystkim do oświetlania hal produkcyjnych, magazynów, pomieszczeń warsztato­wych i innych, w których może panować duże zapylenie oraz wilgotność. Wystę­pują w różnych kształtach i typach oraz w zależności od konstrukcji mogą być stosowane także na terenach otwartych oraz współpracować z lampami sodowymi, rtęciowymi lub metalohalogenkowymi. Oprawy drogowe różnych typów mogą być zastosowane w rolnictwie do oświetlania terenów otwartych, dróg, placów lub wnętrz przemysłowych, mają oprawki do mocowania wyso­koprężnych lamp sodowych o różnych mocach.

Ze względu na oszczędności energii w oświetleniu wnętrz pomieszczeń są stosowane głównie świetlówki montowane w specjalnych oprawach. Wyróżnia się oprawy do oświetlenia ogólnego i miejscowego, oprawy nasufitowe do montowania płaskiego i wbudowywane w sufit, podwieszane [8].

Dla zapewnienia odpowiedniego procesu fotosyntezy, w warunkach niedoboru światła słonecznego, może być wykorzystane sztuczne światło elektryczne o odpowiednich parametrach widma. Taką możliwość daje stoso­wanie wysokoprężnych lamp sodowych montowanych do specjalnie konstruowanych opraw. Poprzez zastosowanie takiego doświetlenia uzyskuje się wiele dodatkowych efektów produkcyjnych w szklarniach, np. lepsze wscho­dy roślin, lepsze wykorzystanie składników pokarmowych przez rośliny, zwiększenie produkcyjności roślin, zwiększone kwiatostany roślin ozdobnych i regulacje terminów kwitnienia.

8.4.2 Grzejniki elektryczne

W grzejnikach następuje zamiana energii elektrycznej na cieplną. Najczęściej stosowanymi są grzejniki oporowe, elektrodowe oraz promiennikowe. W grzejnikach oporowych przepływający prąd elektryczny przez element grzejny wytwarza ciepło, które ogrzewaja otaczające powietrze. W grzejni­kach elektrodowych ciepło wydziela się w elektrolicie, przez który przepływa prąd pomiędzy zanurzonymi elektrodami, w grzejnikach promiennikowych natomiast prąd przepływający przez spiralę powoduje wydzielanie promieniowania cieplnego. Może ono być ukierunkowane za pomocą luster tak, jak w lampach promiennikowych stosowanych w kojcach do ogrzewania zwie­rząt. Lampy te są wkręcane w tradycyjne oprawki, mają moc 250 W i napięcie 230 V. Różne inne urządzenia grzejne - spirale grzejne są umieszczane w urządzeniach ogólnego użytku, np. w zbiornikach do podgrzewania wody użytkowej czy w parnikach elektrycznych [29].

8.4.3 Ogrodzenia elektryczne dla zwierząt

Dla ogrodzenia powierzchni łąki lub pola dla zwierząt stosuje się ogrodze­nia elektryczne. Ogrodzenia takie są przeznaczone dla krów, koni, owiec, kur, psów i zwierząt dzikich, jak sarny, dziki itp. Ogrodzenia elektryczne są zbudowane z elektryzatora, baterii, uziemienia, drutów elektrycznych, izolatorów, słupków i uchwytów. Elektryzator ten zasilany jest z baterii na prąd stały 9 lub 12 V, a także może być przystosowany do zasilania z sieci prądu jednofazowego o napięciu 230 V. Ogrodzenie jest złożone ze słupków zamocowanych w ziemi, na których zamontowano izolatory na wysokościach umiesz­czenia drutu ogrodzeniowego. W izolatorach umieszcza się drut ogrodzeniowy połączony z elektryzatorem. Z nim połączone jest również uzie­mienie zbudowane z poziomej belki i trzech metalowych palików wbija­nych w ziemię. Elektryzator wytwarza impulsy elektryczne o wysokim, często regulowanym napięciu powyżej 6000 V i bardzo małej mocy, dostosowanej do rodzaju zwierząt. Długość ogrodzenia może wy­nosić nawet do 150 km. Działanie ogrodzenia polega na podrażnieniu prądem zwierzęcia dotykającego przewód. Gdy zwierzę zbliży się do ogrodzenia i do­tknie linki, następuje zamknięcie obwodu prądu. Zaczyna, więc on płynąć od jednego bieguna z elektryzatora poprzez linkę, ciało zwierzęcia do ziemi i przez uziemienie do elektryzatora. W ten sposób impulsy o wysokim napięciu nieprzyjemnie silnie podrażnia zwierzę, które odsunie się od niepokojącego je czynnika. Małe natężenie przepływającego prądu nie jest szkodliwe dla zwie­rząt oraz ludzi.

Wśród urządzeń elektrycznych, których praca jest bardzo ściśle powiązana z polem elektromagnetycznym, ważniejszych dla użytkownika energii elektrycznej wyróżniamy:

• mierniki elektryczne; to przede wszystkim liczniki energii elektrycznej jed­nofazowe i trójfazowe stosowane do pomiaru zużytej ilości energii mierzonej w kilowatogodzinach. Nowym rozwiązaniem są liczniki elektroniczne z wyświe­tlaczem, po zastosowaniu przekładników prądowych można dokonywać pomia­ru energii na odległość,

• liczniki czasu pracy; pozwalają na łączny pomiar czasu pracy urządzenia elektrycznego. Do innych mierników możemy zaliczyć woltomierze (analogowe i cyfrowe), amperomierze czy częstotliwościomierze,

• styczniki; to urządzenia umożliwiające włączanie energii elektrycznej o du­żej mocy w obwody elektryczne za pomocą obwodu elektrycznego o małej mocy,

• ograniczniki poboru prądu (jednofazowe i trójfazowe); są przeznaczone do ciągłego kontrolowania odbioru energii elektrycznej oraz reagowania na zbyt duże wartości pobieranego prądu przez automatyczne wyłączanie obwodów niepriorytetowych instalacji elektrycznych. Po zmniejszeniu poboru prądu następuje samoczynne powrotne przyłączenie wyłączonych wcześniej odbiorników. Zale­cane na przykład do obwodów centralnego ogrzewania,

• termostaty; to urządzenia służące do włączania i wyłączania prądu na obwo­dy elektryczne, np. grzejne w zależności od temperatury powietrza, urządzenia czy ziemi. Współpracują one z sondami mierzącymi aktualne parametry temperatury,

• regulatory natężenia oświetlenia; regulują natężenie oświetlenia lampami czy świetlówkami, są sterowane ręcznie za pomocą przycisków lub potencjometrów,

• programatory czasowe analogowe; służą do programowania czasu włączania i wyłączania prądu na określone obwody, cyfrowe mają zwy­kle więcej programów, z możliwością programowania czasu włączania i wyłączania kanałów poszczególnych obwodów elektrycznych w ciągu dnia, tygodnia lub miesiąca, mogą być sterowane dodatkowo radiem lub zegarem,

• alarmy antywłamaniowe; to urządzenia zabezpieczające przed wejściem niepowołanych osób [29].

Wspólną cechą wszystkich wymienionych w powyższym rozdziale urządzeń jest ich zasilanie energią elektryczną, część z nich (prądnice) same wytwarzają prąd elektryczny. Zasada działania każdego z tych urządzeń jest ściśle związana ze zjawiskiem pola elektromagnetycznego, wszystkie te urządzenia są emiterami PEM niskiej częstotliwości, a są to urządzenia występujące w rolnictwie powszechnie i w dużych ilościach i nawet gdyby można było powiedzieć, że pole elektromagnetyczne wytwarzane przez te urządzenia jest nieszkodliwe, to bardzo ważny jest tu fakt, że wobec mnogości tych urządzeń pola elektromagnetyczne wytworzone przez nie nakładają się na siebie, wzajemnie się wzmacniając. Istotny jest też fakt, że urządzenia elektryczne poprzez wytwarzanie pola elektromagnetycznego wzajemnie się zakłócają, tj. PEM wytworzone przez jedne urządzenia może powodować zakłócenia pracy innych urządzeń, przykładowo: zasada działania silnika elektrycznego polega na zjawisku wirującego pola elektromagnetycznego i oczywiste tu jest, że jeśli zostanie ono zakłócone to zakłócona zostanie praca tego urządzenia.

8.5 Efekty biologiczne PEM w praktyce gospodarki rolnej

Niektóre efekty obserwowane przy oddziaływaniu PEM na rośliny oraz zwierzęta stwarzają nadzieję, że w niedalekiej przy­szłości będą opracowane metody kierowanego oddziaływania PEM na rośliny i zwierzęta hodowlane. Wydaje się, że perspektywy mają następujące kierunki badań:

• dane eksperymentalne wskazują, że w określonych warunkach PEM mogą oddziaływać stymulacyjnie na wzrastanie i rozwój roślin hodowlanych. Wpływ tego rodzaju wydaje się prawdopodobny zarówno przy bezpośrednim oddziaływaniu PEM róż­nych częstotliwości i pól elektrostatycznych na nasiona i kiełki, jak również pośrednim — drogą „obróbki" tymi polami wody przezna­czonej do polewania roślin. Wydaje się, że korzystne mogą być również badania wpływu naturalnych pól elektromagnetycznych na rośliny hodowlane, szczególnie zbadanie efektu stymulacji wzrostu przy wysiewie nasion zorientowanych w stosunku do pola geomagnetycznego. Niewykluczona jest również możliwość wyboru takich parametrów PEM, przy których będzie możliwe działanie hamujące wy­łącznie rozwój chwastów,

• w specjalnych eksperymentach udało się uzyskać struprocentową zagładę wołków zbożowych i rozkruszków pod wpływem pól bardzo wielkich częstotliwości. W związku z tym wydaje się, że badania tego rodzaju należy ak­tualnie prowadzić w celu opracowania nowej metody trzebienia szkodników zbożowych,

• w ostatnim czasie rozważano możliwość „bio­logicznej sterylizacji" owadów za pomocą nasycenia strefy ich przebywania wonią płciowych atraktantów, co może szybko zmniejszyć prawdopodobieństwo spotkań samców i samiczek. Je­żeli istnieje łączność elektromagnetycz­na między owadami różnej płci, to możliwe jest jej zakłócenie przez wytworzenie odpowiednich „zakłóceń radiowych" lub przez skierowanie samców w innym kierunku emitując sygnały elek­tromagnetyczne samic,

• szczególne korzyści przedstawiają efekty genetyczne biorąc pod uwagę możliwość zastosowania ich w rolnictwie. Otrzymane już dane eksperymentalne pozwalają mieć nadzieję, że oddziały­wując na zwierzęta i rośliny PEM o określonych parametrach, można będzie otrzymywać pożądane mutacje, wpływać na sto­sunek płci potomstwa itd.

W powyższych rozdziałach pokazano wpływ pola elektromagnetycznego zarówno na organizmy żywe, jako nieodzowną część rolnictwa, jak również na urządzenia występujące w rolnictwie, które same to pole wytwarzają oraz których zasada działania opiera się na zjawiskach związanych z PEM.

W kolejnym rozdziale opisano prawne aspekty, związane z działaniem PEM, sposoby ochrony przed promieniowaniem elektromagnetycznym występującym w rolnictwie, ale także sposoby zabezpieczania przed bezpośrednim zagrożeniem, jakie stanowi energia elektryczna.

9. Metody i środki ochrony przed PEM

9.1. Zagadnienia prawne

W Polsce obowiązują niezależne przepisy ochronne odnoszące się do narażania na pola elektromagnetyczne, a dotyczące ochrony środowiska, bezpieczeństwa i higieny pracy. Pierwsze reguluje Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów sprawdzania dotrzymania tych poziomów z 30 października 2003 [3]. Zgodnie z tym dokumentem ustanawia się strefy ochronne jak niżej:

• strefa ochronna pierwszego stopnia, czyli obszar, na którym przebywanie ludzi jest zabronione, z wyjątkiem osób zatrudnionych przy eksploatacji urządzeń będących źródłami tych pól,

• strefa ochronna drugiego stopnia, czyli obszar, na którym dopuszczalne jest okresowe przebywanie ludności, które związane jest z prowadzeniem działalności gospodarczej, turystycznej, rekreacyjnej, itp. Zabrania się natomiast lokalizować budynki mieszkalne oraz budynki wymagające szczególnej ochrony przed działaniem pól elektromagnetycznych (szpitale) w tej strefie [12].

Według ustawy z dnia 2 kwietnia 2001r. dotyczącej ochrony środowiska, ochrona przed polami elektromagnetycznymi polega na zapewnieniu jak najlepszego stanu środowiska poprzez:

• utrzymanie poziomów pól elektromagnetycznych poniżej dopuszczalnych lub, co najmniej na tych poziomach,

• zmniejszanie poziomów pól elektromagnetycznych występujących w środowisku do dopuszczalnych, gdy nie są one dotrzymane.

Minister właściwy do spraw środowiska, w porozumieniu z ministrem do spraw zdrowia, określił, w drodze rozporządzenia, dopuszczalne poziomy pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposoby sprawdzania dotrzymania tych poziomów.

W rozporządzeniu, o którym mowa powyżej, zostały ustalone:

• zróżnicowane poziomy pól elektromagnetycznych dla:

a) terenów przeznaczonych pod zabudowę mieszkaniową,

b) miejsc dostępnych dla ludności,

• zakresy częstotliwości pól elektromagnetycznych, dla których określa się parametry fizyczne, charakteryzujące oddziaływanie pól elektromagnetycznych na środowisko, do których odnoszą się poziomy pól elektromagnetycznych,

• dopuszczalne wartości parametrów fizycznych, dla poszczególnych zakresów częstotliwości, do których odnoszą się poziomy pól elektromagnetycznych.

Sposoby sprawdzania dotrzymania poziomów PEM, określone zostały przez wskazanie metod:

• wykonywania pomiarów poziomu pól elektromagnetycznych występujących w środowisku dla poszczególnych zakresów częstotliwości,

• wyznaczania poziomów pól elektromagnetycznych, jeżeli w środowisku występują pola elektromagnetyczne o częstotliwościach różnych zakresów.

Wojewódzki inspektor ochrony środowiska, prowadzi okresowe badania kontrolne poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz aktualizowany corocznie, rejestr, który zawiera informacje o terenach, na których stwierdzono przekroczenie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku, z wyszczególnieniem przekroczeń dotyczących:

• terenów przeznaczonych pod zabudowę mieszkaniową,

• miejsc dostępnych dla ludności [12].

Odnośnie linii wysokiego napięcia (dotyczy częstotliwości 50 Hz), zabezpieczenie od skutków działania pól elektromagnetycznych prowadzi się na poziomie projektowania trasy linii, biorąc pod uwagę tereny mieszkalne oraz do użytku publicznego, tak by zachować odległość „na zapas” od miejsc gdzie mogą, będą przebywać ludzie. Mierząc pole elektryczne na wysokości 1,8 m nad poziomem gruntu, nie wolno dopuścić by w miejscu pobytu ludzi natężenie pola elektrycznego przekraczało wartość 1 kV/m, jeśli mowa o polu magnetycznym, to nie powinno ono przekraczać wartości 80 A/m.

Dopuszczalne poziomy elektromagnetycznego promieniowania niejonizującego określono w ustawie przez wartości graniczne: natężenia pola elektrycznego E i natężenia pola magnetycznego H. Wartości graniczne natężenia pola elektrycznego ustalone w tym rozporządzeniu wynoszą:

• 10 kV/m w obszarach dostępnych dla ludzi,

• 1 kV/m w obszarach zabudowy mieszkaniowej i w obszarach, na których znajdują się żłobki, szpitale, przedszkola, itp.,

Poziom natężenia pola magnetycznego w miejscach dostępnych dla ludzi powyższe rozporządzenie nakazuje ograniczyć do 60 A/m [39].

Porównując te wartości z odpowiednimi w innych krajach, należy stwierdzić, że polskie przepisy dotyczące ochrony przed oddziaływaniem elektromagnetycznym należą do jednych z najbardziej ostrych na świecie.

9.2 Ochrona od linii wysokiego napięcia

Podczas projektowania napowietrznych linii elektroenergetycznych autorzy projektów dysponują coraz większą wiedzą na ten temat, która pozwala wyznaczyć dla projektowanych linii i stacji obszary, na których wystąpią lub mogą wystąpić nakazane prawem przyszłe ograniczenia w zagospodarowaniu terenu. Ograniczenia te sprowadzają się do domyślnego zakazu lokalizowania pod liniami napowietrznymi zabudowy mieszkaniowej oraz spowodowane są spodziewanym wystąpieniem na tych obszarach pola elektrycznego o natężeniu przekraczającym 1 kV/m, mierzonym na wysokości 1,8 m nad poziomem gruntu. Zasięgi tych obszarów nie mogą kolidować z terenami wyznaczonymi już w miejscowych planach zagospodarowania przestrzennego pod zabudowę mieszkaniową [1]. Na terenach wolnych od zabudowy mieszkaniowej niektórzy inwestorzy linii 110 kV dodatkowo zabezpieczają się umowami cywilnoprawnymi z właścicielami gruntów, którzy są w strefie oddziaływań pola elektrycznego od danej linii, chodzi tu o pola o natężeniu powyżej 1 kV/m. Umowy te zawierają zgodę właścicieli gruntów na przeprowadzenie zaprojektowanej linii, dlatego że przepis zawarty w art. 71 ust.1 ustawy z dnia 31 stycznia 1980 r o ochronie oraz kształtowaniu środowiska zobowiązuje do wyeliminowania szkodliwego oddziaływania obiektu na środowisko, poza terenem, do którego posiada się tytułu prawny. Podlega dyskusji fakt, czy przekroczenie wartości 1 kV/m natężenia pola elektrycznego jest już równoznaczne z oddziaływaniem szkodliwym, czy może byłoby to równoznaczne dopiero po przekroczeniu wartości dopuszczalnej 10 kV/m. Ażeby obie strony zabezpieczyły się na przyszłość od konfliktów, umowa ta powinna być zredagowana w taki sposób, aby mogła stanowić tytuł prawny. Przybliżony wymiar strefy, na której spodziewać się można natężenia pola elektrycznego o wartości powyżej 1 kV/m, to dla linii 110 kV pas terenu o całkowitej maksymalnej szerokości 2 x 12 m = 24 m. Nieobowiązujące już wytyczne, które zawarte są w zarządzeniu Ministra Górnictwa i Energetyki z dnia 28 stycznia 1985 r. mówią o odległości 14,5 m od przewodu roboczego linii 110 kV do miejsca, w którym możliwy jest stały pobyt ludzi, a spełnienie tego warunku zapewnia z zapasem pozytywne wyniki pomiarów natężenia pola elektrycznego; nigdy nie przekracza ono poza strefą 14,5 m wartości 1 kV/m. Problemy stanowi zaplanowanie skrzyżowań linii 110 kV z budynkami mieszkalnymi, oczywiście należy ich unikać, jednak nie zawsze można. Kłopoty przy takich skrzyżowaniach mogą ciągnąć się w nieskończoność. W przypadkach koniecznych należy zachować zapas w stosunku do wyliczonych odległości, jako że rozstrzygającym jest rzeczywisty pomiar uzyskanych wartości natężenia pola elektrycznego w miejscach skrzyżowań, a po wybudowaniu linii może już nie być możliwości korekty [21].

9.3 Ochrona przed polem magnetycznym

Składowa magnetyczna pola elektromagnetycznego o częstotliwości 50 Hz w miejscach, gdzie przebywają ludzie, nie powinna przekraczać wartości 80 A/m. W sąsiedztwie napowietrznych linii elektroenergetycznych 110 kV z terenami dostępnymi dla ludności, czyli z obszarami, gdzie natężenie pola elektrycznego nie przekracza wartości 1 kV/m, natężenie pola magnetycznego jest już bardzo słabe z powodu znacznej odległości od przewodu z prądem. Zwykle nie przekracza już w tym miejscu wartości 5 A/m, a więc daleko nie sięga dopuszczalnych wartości. Jest to parametr, który nie stwarza trudności ani przy projektowaniu, ani też przy eksploatacji linii elektroenergetycznych. Podobnie w odniesieniu do stacji o górnym napięciu 110 kV, pola magnetyczne, które są większe niż przy linii elektroenergetycznej, nie osiągają wartości, które by mogły przysporzyć kłopotów w eksploatacji tychże obiektów [21]. Faktem jest, że pole magnetyczne, w zależności od natężenia oddziałuje w sposób bardziej lub mniej szkodliwy zarówno na organizmy żywe, jak i na czuły sprzęt komputerowy. Ograniczenie tego wpływu może następować przez:

• ograniczenie emisji pola przez źródło (szyny, transformator),

• odsunięcie obiektu narażonego na działanie pola w dalszy obszar od źródeł pola, gdzie natężenie jest mniejsze,

• ograniczenie czasu oddziaływania,

• ekranowanie źródeł pól magnetycznych [16].

Przede wszystkim ograniczenie szkodliwego wpływu pola magnetycznego można dokonać, jak już wcześniej wspomniano, na etapie projektowania, np. przez właściwe prowadzenie kabli i odpowiednie ustawienie urządzeń w podstacji. Odsunięcie stanowisk pracy lub wrażliwych urządzeń elektronicznych zawsze jest skuteczne, ale tylko wtedy, jeżeli jest możliwe, czasem nie da się odsunąć urządzeń od źródeł pola. W przypadku, kiedy nie ma możliwości zmniejszenia emisji pola magnetycznego przez źródła ani innego rozmieszczenia stanowisk pracy oraz innych urządzeń, pozostaje trudne do wykonania, lecz możliwe, ekranowanie źródeł promieniowania lub wrażliwych urządzeń [48]. Całkowite zekranowanie źródła pola lub urządzenia nie jest możliwe, natomiast jest możliwe, chociaż trudne, ograniczenie natężenia pola magnetycznego w określonych miejscach, do wartości dopuszczalnych. Ekranowanie pola na niskim poziomie jest trudne, ponieważ znane i dostępne ferromagnetyki, pracując na początkowo płaskiej części charakterystyki magnesowania zachowują się jak paramagnetyki oraz w niewielkim stopniu koncentrują pole magnetyczne. Stosowanie taśm amorficznych znacznie poprawia skuteczność ekranowania [10]. Oceną skuteczności ekranowania jest pomiar oraz fakt eliminacji zakłóceń z danych monitorów. Zastosowanie 13-warstwowego ekranu o łącznej grubości 3 mm zainstalowanego na tylnej ścianie rozdzielnicy, spowodowało zmniejszenie indukcji magnetycznej w miejscu pracy monitora 19', w odległości 1 m od ściany, od wartości pierwotnej bez ekranu B₁ =2,26 μT do wartości z ekranem B₂ = 1,45 μT, eliminując tym samym zauważalne zakłócenia ekranu. Liniowa zależność natężenia pola magnetycznego od prądu w kablach i szynach torów prądowych, zanikanie pola magnetycznego odwrotnie proporcjonalnie do odległości oraz nakładanie się pól od różnych źródeł, daje pełny obraz złożonej struktury pola magnetycznego generowanego przez urządzenia elektroenergetyczne. Aczkolwiek bardzo rzadko występuje pole magnetyczne przekraczające dopuszczalne progowe wartości dla warunków środowiska, czy środowiska pracy. Aby ograniczyć szkodliwy wpływ pola magnetycznego urządzeń elektroenergetycznych należy postępować chociażby jak niżej:

• odsunąć komputery, głównie monitory od źródeł pola magnetycznego lub na odwrót: odsunąć źródło pola magnetycznego od instalacji komputerowych [13],

• dokonać przebudowy stacji elektroenergetycznej tak, aby ograniczyć emisję pola magnetycznego u źródła,

• stosować można powierzchnie ekranujące z materiałów anizotropowych o odpowiedniej skuteczności.

Oczywiście najtańszym sposobem jest pierwszy, ale nie zawsze da się go przecież wykonać, czasem niemożliwe jest odizolowanie źródła pola od danego środowiska. Drugi ze sposobów daje efekty i to znaczne gdyż projektanci nie uwzględniają problemu, jaki stanowi pole magnetyczne. Jeśli mowa o trzecim ze sposobów wymienionych powyżej, zainstalowanie ekranów pozwala zmniejszyć wypadkową indukcję nawet do 40% [20].

Podsumowanie

Ziemia posiada znaczne, silne pole magnetyczne generowane przez rotację niklowo-żelaznego jądra, pole to rozciąga się daleko w przestrzeń, obszar ten nazywany jest magnetosferą. Mechanizmy ewolucji potrafiły przystosować człowieka do tego naturalnego pola. W dzisiejszych czasach organizm ludzki i zwierzęcy reaguje na zmiany naturalnego środowiska elektromagnetycznego. Działanie sztucznych źródeł PEM można odczytać jako impuls wywołujący zmianę pola naturalnego. Może to nie pola sztuczne a ich reakcja z naturalnymi, do których człowiek oraz wszelkie inne organizmy, które żyją na naszej planecie, przystosowywały się w drodze ewolucji powoduje, że odczuwamy coraz to groźniejsze skutki promieniowania elektromagnetycznego. Postęp cywilizacji, także rozwój technosfery, wytworzył jak gdyby drugi, sztuczny system elektromagnetyczny, a problemem jest to, że pomi­mo dużej liczby badań doświadczalnych prowadzonych w wielu ośrodkach na­ukowych na całym świecie, dotychczas nie udało się doprowadzić do ujednolicenia koncepcji dotyczących mechanizmów działania pól elektromagnetycznych na organizmy żywe. Jest to ogromny problem dzisiejszej cywilizacji, choć przy obecnym stanie techniki oraz środkach, jakimi dysponuje dzisiejsza nauka, my, jako ludzkość jesteśmy w stanie doprowadzić do rzetelnej teorii działania PEM na organizmy żywe, a co najważniejsze na człowieka. W niniejszej pracy opisano problem, jaki w żywej przyrodzie odgrywają pola elektromagnetyczne od częstotliwości małych do ultrawielkich. Istnieją dostateczne podstawy, żeby twierdzić, że różnorodne przejawy biologicznego działania pól elektromagnetycznych odzwierciedlają obecność specyficznych właściwości żywych organizmów, przez co można wyjaśnić wysoką czułość na pola elektromagnetyczne organizmów wszystkich hierarchii ewolucyjnych oraz reakcji na PEM różnego rodzaju biologicznych struktur oraz systemów a także czułość żywych istot na zmiany naturalnych pól elektromagnetycznych otaczającego nas środowiska. Najbardziej znane i oczywiste (najważniejsze) skutki działania pól elektromagnetycznych na organizmy żywe to przede wszystkim:

• tzw. efekt termiczny czyli pochłanianie energii pól powodujące ogrzewanie tkanki, przy czym nie jest równoważne ogrzewaniu powodowane­mu przez inne formy energii,

• na skutek fizycznego konta­ktu z nieuziemionymi metalowymi obiektami przez organizmy mogą przepływać prądy elektryczne, powodujące stymulację tkanek elektrycznie pobudli­wych,

• bezpośrednie indukowanie przez pola elektromagnetyczne prądów w ciele, czego efektem jest stymulacja tkanki pobudliwej.

Podsumowując negatywne skutki działania pól elektromagnetycznych w rolnictwie można stwierdzić:

• otaczające nas z każdej strony zarówno sztuczne jak i naturalne pole elektromagnetyczne oddziałuje na wszystkie organizmy żywe oraz całą przyrodę, w pracy opisano zarówno termiczne jak i nietermiczne skutki działania pól elektromagnetycznych na organizmy żywe,

• działanie pól elektromagnetycznych wpływa na zmiany genetyczne i komórkowe, wpływa negatywnie na reprodukcję oraz rozwój płodu,

• także układ nerwowy organizmów nie pozostaje bez negatywnego wpływu na działanie PEM, przykładem są choćby sztucznie wywoływane poprzez pola elektromagnetyczne odruchy warunkowe, również ich zanik,

• reakcją układu hormonalnego na negatywne działanie PEM są zmiany wewnątrzwydzielnicze organizmów, które skutkują w ich osłabianiu oraz zmniejszają ich funkcje odpornościowe,

• wpływ pola elektromagnetycznego na układ krwiotwórczy powoduje inną niż odpowiednią dla danego organizmu liczbę erytrocytów i leukocytów, co skutkuje jego nieprawidłowym funkcjonowaniem,

• układ krwionośny zaś reaguje na pole elektromagnetyczne zmiennymi właściwościami przepływu krwinek czerwonych oraz ich zniekształcenia

• wpływ PEM na jądra skutkuje w zmniejszeniu się ilości DNA oraz RNA w materiale genetycznym

• skóra organizmów reaguje na PEM poprzez tzw. pokrzywkę, czerniaka, oraz najróżniejsze wykwity skórne,

• pole elektromagnetyczne oddziałując na wzrok może doprowadzić do mętnienia soczewki oka, zaćmy czy jego całkowitej utraty,

• PEM powoduje zmiany morfologiczne w tkankach i narządach całego organizmu, bez odczuwalnych efektów termicznych, termicznych najczęściej zakłóca pracę obwodowego oraz ośrodkowego układu nerwowego, chociażby poprzez zmianę struktury samych komórek nerwowych,

• pole elektromagnetyczne wywołuje reakcje ruchowe u zwierząt, powoduje osłabienie reakcji obronnych, oraz jest przyczyną zauważalnych zmian w odruchach warunkowych (może je wywoływać bądź może być przyczyną ich zaniku),

• pole elektromagnetyczne poprzez swój wpływ na polarny rozwój komórek stymuluje wzrost roślin, udowodniony jest jego wpływ na roślinność na poziomie komórkowym,

• udowodniono także wpływ PEM na stymulacje kwitnienia,

• badania wykazały ujemny wpływ pól elektromagnetycznych na jakość materiału siewnego, co za tym idzie jakość plonów w rolnictwie,

• działanie pola elektromagnetycznego ma wpływ także na zmiany genetyczne w organizmach, na cechy dziedziczne,

• skutkiem działania PEM na gleby jest powolna degradacja kwasów humusowych do niskocząsteczkowych produktów oraz tworzenie aktywnych produktów fotodegradacji, które to procesy mogą mieć istotne znaczenie biologiczne i ekologiczne,

• mechanizacja rolnictwa opiera się na wielu urządzeniach elektrycznych, których główna zasada działania związana jest z polem elektromagnetycznym, co za tym idzie, otaczające nas zewsząd sztuczne pola elektromagnetyczne zakłócają bądź zmniejszają efektywność pracy urządzeń elektrycznych wykorzystywanych w rolnictwie.

Opisane powyżej zagrożenia ze strony pól elektromagnetycznych na rolnictwo powinny przyczynić się do rozwinięcia badań, które jeszcze szerzej zobrazowałyby problem zawarty w przedstawionej tematyce.

Reasumując można stwierdzić, że zagrożenie ze strony pól elektromagnetycznych w przyrodzie z każdego względu zasługuje na wszechstronne rozpatrzenie i podjęcie badań na szeroką skalę.

Bibliografia

1. Aniołczyk H., Pachocki K., Różycki S.: „Pola elektromagnetyczne wielkiego miasta z punktu widzenia środowiska”, Biblioteka Monitoringu Środowiska Warszawa 1996

2. Berbecia S., Dziamba Sz.: „Wybrane problemy produkcji roślinnej na Lubelszczyźnie”, Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Lublin 2004

3. Bieńkowski P.: „Pole elektromagnetyczne od stacji bazowych GSM

i ochrona przed promieniowaniem elektromagnetycznym w Polsce”, Przegląd Elektrotechniczny 12/2004, str. 1228-1231

4. Bieńkowski P.: „Pole elektromagnetyczne radiotelefonów doręcznych”, Przegląd Elektrotechniczny 12/2004 str. 1231-1235

5. Clayton R. P., Syed A. N.: „Introdution to electromagnetic fields”, McGraw-Hill International Book Company, Kentucky 1982

6. Encyklopedia Powszechna, PWN, Warszawa 1995

7. Filek M.: „Zjawiska elektryczne w procesach wzrostu i rozwoju roślin”, Polska Akademia Nauk Zakład Fizjologii Roślin im. Franciszka Górskiego, Kraków 1997

8. Fleszar J.: „Urządzenia techniczne w rolnictwie”, Wydawnictwo Uczelniane WSInż, Koszalin 1983

9. Formicki K.: „Wpływ stałego pola magnetycznego na wczesne stadia ontogenezy ryb łososiowatych na tle przedstawionych osiągnięć nauki w zakresie wpływu tych pól na organizmy żywe”, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 1991

10. Grabarczyk Z., Kozłowski C., Nowicki M., Pachocki K.:„Bezpieczeństwo i ochrona człowieka w środowisku pracy”, „Zagrożenia elektromagnetyczne”, Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa 1998

11. Horyński M.: „Wpływ pola elektrostatycznego na właściwości elektryczne zbóż”, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego

w Lublinie, Lublin 2001

12. http://www.ais.is.net.pl/bhp/prawo/pos.htm

13. http://www.ciop.pl/ BHP info-Monitory_ekranowe_pole

14. http://www.elektroda.pl/index.php

15. http://www.fizyka.kopernik.pl/wlasciwosci_elektromagnetyczne

16. http://www.mikrofirmabhp.pl

17. http://www.sm.fki.pl/tematy.php

18. http://www.wikipedia.org/wiki/Dyskusja:Pole_elektromagnetyczne

19. http://www.wiw.pl/astronomia

20. Karwat T.: „Pole magnetyczne od urządzeń elektroenergetycznych, ograniczenie szkodliwego wpływu na otoczenie”, Przegląd Elektrotechniczny 12/2002, str. 370-373

21. Krajewski W.: „Trójwymiarowa analiza pola elektrycznego

w sąsiedztwie linii wysokiego napięcia”, Przegląd Elektrotechniczny 1/1997 str. 1-6

22. Krakowski M. „Elektrotechnika teoretyczna”, PWN, Warszawa 1995

23. Litwin Łukaniszyn.: „Teoria pola elektromagnetycznego”, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa 1973

24. Łukaniszyn M., Jaszczyk B.: „Podstawy elektromagnetyzmu”,

Opole 2003

25. Marciniak J.: „Zagrożenie naturalnego środowiska elektromagnetycznego”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej,

Gliwice 1995

26. Miaskowski A.: „Analiza pola elektromagnetycznego i współczynnika SAR w układzie głowa-telefon komórkowy”, Przegląd Elektrotechniczny 12/2004 str. 1248-1250

27. Michalski W.: „Elektryczność i magnetyzm”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003

28. Mosiński F.: „Ekologiczne problemy przesyłu i użytkowania energii elektrycznej”, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1999

29. Nowak T.: „Mechanizacja rolnictwa”, PWRiL, Warszawa 1984

30. „Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na materiały rolnicze” Praca zbiorowa, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego w Lublinie, Lublin 2002

31. „Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na środowisko rolnicze: III Międzynarodowa Konferencja Naukowa AGROLASER 2006”, praca pod redakcją Gowin J., Instytut Agrofizyki PAN Polskie Towarzystwo Agrofizyczne, Lublin 2006

32. Pietrzyk W.: „Electric field influence on grain”, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie, Lublin 1996

33. Presman A.: „Pola elektromagnetyczne a żywa przyroda”

Warszawa PWN 1971

34. Prokop M., Pietruszewski S., Kornarzewski K, Mikos-Bielak M.: „Wpływ zmiennego pola magnetycznego na kiełkowanie, plony

i właściwości chemiczne cebuli odmiany Sochaczewska”, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie, Lublin 2002

35. Prokop M., Pietruszewski S., Kornarzewski K.: „Wpływ pól elektrycznych i magnetycznych na kiełkowanie, plony i cechy mechaniczne korzeni roślin krzyżowych”, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie, Lublin 2001

36. Prokop. M., Pietruszewski S.,Kornarzyński K.: „Wstępne badania wpływu zmiennych pól magnetycznych i elektrycznych na kiełkowanie, plony oraz cechy mechaniczne korzeni rzodkiewki

i rzodkwi”, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN

w Lublinie, Lublin 2002

37. Rawa H.: „Elektryczność i magnetyzm w technice”, PWN,

Warszawa 1994

38. Rotkiewicz W.: „Kompatybilność elektromagnetyczna

w radiotechnice”, WKiT, Warszawa 1978

39. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska z dnia 11 sierpnia 1998 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych

w środowisku oraz sposobów sprawdzania dotrzymania tych poziomów, Dziennik Ustaw nr 192, poz. 1883, (2003)

40. Różański L.: „Pole i fale elektromagnetyczne”, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1997

41. Skorko M.: „Fizyka”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe,

Warszawa 1975

42. Sumorek A.: „Wpływ pola elektrycznego na konwekcyjne suszenie zbóż”, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN

w Lublinie, Lublin 2001

43. Szmigielski S., Sobiczewska E.: „Oddziaływanie biologiczne i ryzyko zdrowotne pól elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości”

44. Szuba M.: „Oddziaływania środowiskowe stacji elektroenergetycznych WN/ŚN i ŚN/nN”, Przegląd Elektrotechniczny 11/2004, str. 27-35

45. Tomczuk B., Grochowicz B.: „Pole elektromagnetyczne (PEM) częstotliwości przemysłowej, a organizm ludzki w świetle ostatnich badań”, Przegląd Elektrotechniczny 11/2002, str. 324-327

46. Wajtusiak R., Majlert Z.: „Geomagnetobiologia. Wpływ pola magnetycznego ziemii na organizmy”, Polska Akademia Nauk Oddział w Krakowie, Kraków 1992

47. Wróblewski Z., Habrych M.: „Kompensowanie się pól elektromagnetycznych w otoczeniu wielotorowych linii wysokiego napięcia”, Przegląd Elektrotechniczny 7-8/2004, str. 777-781

48. Zeńczak M.: „Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na środowisko naturalne i środowisko pracy”, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2000

49. „Zagrożenia fizyczne w rolnictwie” Praca zbiorowa pod redakcją

Leszka Soleckiego, Lublin 1999

50. Żukowski P.: „Podstawowe problemy współczesnej techniki i ochrony środowiska”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1987

147

148

---