Kas īsti ir statiskā elektrība, un vai tā ietekmē veselību? 0
Dabūju pa pirkstiem! Tā mēdzam teikt, kad, viens otram pieskaroties, glaudot mājdzīvnieku vai nejauši ar pirkstu pieduroties automašīnai, gūstam statiskās elektrības triecienu. Kas īsti ir statiskā elektrība, un vai tā ietekmē veselību?
Lādiņu savstarpēja apmaiņa
“Elektriskie lādiņi mums ir visapkārt, un arī paši no tiem sastāvam. Ja varētu dziļi ieskatīties cilvēka audos, būtu redzams, ka jebkuru atomu, no kura organismā veidojas molekulas un šūnas, veido pozitīvi un negatīvi lādiņi,” skaidro Rīgas Tehniskās universitātes Tehniskās fizikas institūta asociētais profesors, fizikas zinātņu doktors Juris Blūms. Pozitīvie lādiņi atrodas atoma centrā, negatīvie – tam apkārt. Negatīvie lādiņi jeb elektroni ir ļoti vieglas, mazas daļiņas, kas nepārtraukti pievelkas pie pozitīvi uzlādētajiem kodoliem un riņķo tiem apkārt. Statiskā elektrība rodas, ja elektroni, kas kustas apkārt kodolam, no vienas virsmas tiek atrauti un – visbiežāk berzes ietekmē – pārcelti uz citu virsmu. Var teikt, berzes ietekmē divas virsmas sadarbojas. Atomos esošo atšķirīgo spēku dēļ lādiņš tiek pārcelts no vienas virsmas uz citu.
Spēki starp atomu kodoliem un elektroniem materiālos darbojas atšķirīgi. Materiāli, kuros tie ir vājāki (piemēram, cilvēka ādā, matos, stiklā), visbiežāk atdod negatīvos lādiņus, bet vielas, kur šie spēki ir stiprāki (piemēram, apģērbu ražošanā bieži izmantotajā poliesterā un akrilā), negatīvo lādiņu uzkrāj. Arī starp diviem cilvēkiem vai cilvēku un mājdzīvnieku berzes ietekmē mēdz notikt savstarpēja lādiņu apmaiņa. Tas objekts, kas atņem elektronus, uzlādējas negatīvi. Cilvēka āda, trūkstot negatīvajam lādiņam, paliek pozitīvi lādēta. Lādiņu pamatīpašība ir spēja pievilkt pretējas zīmes lādiņu. Tāpēc cilvēka ādas virsma cenšas atrast sev negatīvi lādētu lādiņu. Kamēr cilvēks ir pozitīvi uzlādēts, viņš to nejūt. Jūt tikai to mirkli, kad āda, saskaroties ar kādu objektu, saņem negatīvo lādiņu un veidojas elektriskā strāva.
Jūtam izlādi, nevis elektrību
Kāpēc cilvēki jūt elektrisko strāvu? Tāpēc, ka nervu sistēma darbojas ar ļoti vājiem elektriskajiem impulsiem. Ja gadās saskarties ar maiņstrāvu, cilvēks sāk raustīties. Turklāt tas notiek maiņstrāvas frekvences ietekmē, jo ārējais elektriskais lauks bloķē nervu sistēmu un liek tai darboties savā ritmā. Tas pats norisinās arī statiskās elektrības ietekmē. Mirklī, kad negatīvais lādiņš ieplūst cilvēka ķermenī un sāk kompensēt pozitīvo lādiņu, jūtam triecienu. Iedarbojoties elektrībai, muskuļi automātiski saraujas. Šo procesu kontrolēt nav iespējams, jo elektrība uz nervu sistēmu iedarbojas tiešā veidā. “Līdz ar to var teikt, ka statisko elektrību ik dienu nēsājam sev līdzi, bet, ja kaut kādā veidā daļu lādiņu zaudējam, to kompensējam no ārpuses un šo brīdi sajūtam. Ņemot vērā, ka lādiņi pārvietojas ļoti strauji, neitralizējošā iedarbība ir īsa, bet ļoti intensīva,” stāsta zinātnieks.
Viens no uzskatāmākajiem statiskās elektrības piemēriem dabā ir zibens. Tas veidojas, uzkrājoties lielam statiskās elektrības daudzumam, un tad kādā brīdī notiek izlāde. Šajā gadījumā statiskie spēki, kas darbojas starp lādiņiem, jau ir mērāmi tūkstošos vai pat miljonos voltu. Atmosfērā negaisa laikā mākoņi uzlādējas pozitīvi un, sasniedzot kritisko elektriskā lauka masu, lādiņi uzsāk kustību lejup, nonāk līdz zemes virsmai un vienmērīgi izplūst pa to, kompensējot zemes negatīvo lādiņu. Rezultātā notiek izlāde. Zibens izlādes laikā strāva nav liela. Lādiņu daudzums, kas tiek pārnests, ir līdzvērtīgs tam, kas iziet caur elektrisko tējkannu, sildot ūdeni.
Tiesa, precizitātes labad jāpaskaidro, ka elektrība ir statiska tikai līdz brīdim, kad sākas izlāde. Cilvēkiem visbiežāk izdodas novērot nevis pašu statisko elektrību, bet gan efektus, kas rodas, notiekot izlādei. Izlādes laikā darbojas nevis statiskā elektrība, bet gan elektriskā strāva.
Bīstamā dzirkstele
Autovadītāji degvielas uzpildes stacijās noteikti ir pamanījuši lielas ķēdes vai speciālus gumijas apvalkā iebūvētus vadus, kas stiepjas līdz zemei. Tas neļauj uzkrāties statiskajai elektrībai, jo brīdī, kad cilvēks automašīnas bākā pilda degvielu, statiskās elektrības uzkrāšanās ietekmē var notikt izlāde – starp korpusu un degvielas pistoli var pārskriet dzirkstele un aizdedzināt degvielas tvaikus. Temperatūra šajā brīdī dzirksteles apgabalā paaugstinās līdz vairākiem grādu tūkstošiem, līdz ar to var notikt sprādziens. Bīstama ir nevis statiskā elektrība, bet gan brīdis, kad to saņemam vai atdodam!
“Cilvēks sāk just dzirksteles, sākot no aptuveni tūkstoš voltiem. Rodoties tikai dažus milimetrus garai dzirkstelei, starp virsmām izlādējas vairāku tūkstošu voltu lieli spriegumi. Lai gan skaitļi izklausās iespaidīgi, ņemot vērā to, ka lādiņš ir neliels, šāds spriegums cilvēkam nav bīstams. Jūtama un bīstama ir izlādes laikā izveidojusies strāvas lādiņu plūsma,” uzsver Juris Blūms.
Nevilkt sintētisku džemperi?
Izvairīties no statiskās elektrības iespējams, vienīgi to neuzkrājot. Agrāk mašīnas aizmugurē mēdza piekarināt ķēdes posmus, kas statisko elektrību novadīja zemē. Ķēde palīdzēja no zemes uzņemt liekos lādiņus un kompensēt ar tiem, ko uzkrājis automobilis. Tomēr cilvēkam izvairīties no statiskās elektrības uzkrāšanas ir gandrīz neiespējami, atzīst profesors. Var, protams, nevalkāt sintētisku apģērbu, bet, ja kādam citam mugurā būs šāds apģērbs un viņš būs pazaudējis savu negatīvo lādiņu, tad, nonākot saskarsmē ar neitrāli lādētu personu, tik un tā notiks lādiņu apmaiņa.
Veikalos var iegādāties aerosolus, kas mazina statiskās elektrības uzkrāšanos sintētiskā apģērbā. Pastāv divi varianti, kā šie līdzekļi darbojas: viens starp virsmām veido izolējošu kārtiņu, otrs, gluži pretēji, starp virsmām veido slānīti, kas apmaiņu ar lādiņiem padara daudz vieglāku un nejūtamāku. Tomēr šie līdzekļi iedarbojas neilgu laiku. Patlaban sintētiskos materiālus ar ķīmiskajiem preparātiem, kas neļauj veidoties statiskajai elektrībai, apstrādā jau ražošanas procesā. Taču pavisam nodrošināties pret sīkajiem strāvas triecieniem nav reāli.
Vai ietekmē veselību?
“Pasaules zinātniskajās laboratorijās ir veikts daudz statiskās elektrības pētījumu, bet nav gūti ticami pierādījumi, ka tā cilvēkiem rada paliekošus akūtus vai hroniskus traucējumus,” stāsta Rīgas Stradiņa universitātes Darba drošības un vides veselības institūta direktors Ivars Vanadziņš. “Viena no subjektīvajām sajūtām, ar ko cilvēki saskaras, – statiskās elektrības ietekmē uz ādas saceļas matiņi, turklāt pretējā virzienā cilvēka ķermeņa laukam. Tas notiek tāpēc, ka ķermeņa virsma vada elektrību, plūstot noteiktā virzienā, savukārt statiskās elektrības lauka virziens vienmēr būs tam perpendikulārs, līdz ar to mazie matiņi uz ādas nostāsies tā virzienā. Otrs ārējais subjektīvais efekts ir statiskās strāvas triecieni jeb, kā ikdienā mēdzam teikt, sišana pa nagiem.”
Statiskās elektrības varbūtējo ietekmi uz cilvēka veselību daudzpusīgi pētījusi Pasaules Veselības organizācija. Pirms aptuveni desmit gadiem, parādoties jaunām, modernām diagnostikas iekārtām, ar to nodarbojās arī Starptautiskā vēža pētījumu aģentūra, tomēr neguva pārliecinošus pierādījumus, ka šī parādība radītu kādas sekas. Arī starptautiskā komisija, kas pēta nejonizējošās radiācijas drošību, konstatēja – statiskās elektrības lauki ikdienas vidē un normālā darba vidē nav bīstami.
Šīs pašas respektablās zinātniskās institūcijas vēl pētīja statiskās elektrības radīto magnētisko lauku un neguva apliecinājumu, ka tas rada hroniskas pārmaiņas cilvēka veselībā. Tomēr saglabājās šaubas par dažiem efektiem, kurus varētu izraisīt šis magnētiskais lauks. Jāpatur gan prātā, ka mums ik dienu visapkārt ir ļoti zems, aptuveni 50 mikroteslu liels, magnētiskais lauks. Starptautiskā vēža pētījumu aģentūra ir noteikusi 40 miniteslu lielu maksimālo statiskās elektrības magnētiskā lauka robežlīmeni ikdienā, tātad tas ir ievērojami lielāks par līmeni, kādā uzturamies ikdienā. Zinātnieki domā, ka sikspārņi un citi putni, iespējams, izmanto statiskās elektrības magnētisko lauku, lai orientētos dabā. Cilvēki šo lauku pat nejūt.
Līdz ar jaudīgas medicīniskās diagnostikas aparatūras, piemēram, magnētiskās rezonanses, ieviešanu cilvēki pirmo reizi saskārās ar daudz augstāku statiskās elektrības magnētisko lauku. Telpā, kurā šāda ierīce novietota, tas ir 1–3 teslus stiprs. Aptuveni tūkstoš reižu lielāka deva par to, ko saņemam ikdienā, tāpēc darbinieki savu darbu veic no speciāli aizsargātas palīgtelpas.
Kāda ir spēcīgā lauka ietekme? Cilvēka organismā plūst dažādi šķidrumi, no kuriem galvenās ir asinis. Ja ķermenis un tajā esošie šķidrumi, piemēram, asinis, nonāk statiskajā magnētiskajā laukā, tas ietekmē šķidrumu jonu kustību, kas savukārt maina to plūsmu. Šā iemesla dēļ pacienti magnētiskās rezonanses laikā dažkārt sūdzas par sliktu dūšu un galvas reiboņiem. Tiesa, pēc procedūras simptomi ātri pāriet un neatstāj paliekošas sekas. Daži pacienti, kam veikts izmeklējums ar magnētisko rezonansi, jonu kustības dēļ mutē jūt metāla garšu, taču arī šī negatīvā parādība ilgst tikai īsu brīdi.
“Izsverot, cik daudziem cilvēkiem magnētiskā rezonanse palīdzējusi noteikt precīzu diagnozi un devusi iespēju viņus izārstēt, un slikto dūšu, reiboni vai metāla garšu mutē, svaru kausi pārliecinoši nosveras par labu diagnostiskajam nozīmīgumam,” salīdzina Ivars Vanadziņš.
Asinsritei un sirdij nekaitē
Daudzi pētījumi veltīti arī statiskās elektrības ietekmei uz asinsriti. Eksperimentos konstatēts: ja cilvēks pakļauts ļoti spēcīgam, piemēram, 5 teslu stipram, magnētiskajam laukam, koronāro asinsriti tas ietekmē tikai par nenozīmīgu vienu procentu. Kāpšana pa kāpnēm sirdsdarbību iespaido vairāk nekā stipra statiskā elektrība. Šāds statiskās elektrības magnētiskais lauks nespētu būtiski iespaidot pat cilvēku ar hronisku sirdskaiti.
Ne viens vien pētījums veltīts arī tam, vai statiskās elektrības magnētiskā lauka ietekmē radusies jonu kustība var ietekmēt sirds regulācijas procesus, izjaucot sirdsdarbības ritmu. Pētījumi pierādījuši, ka tikai aptuveni pieciem cilvēkiem no 10 000 spēcīgas statistiskās elektrības ietekmē var būt lieka sistole, proti, sirds muskuļa sasprieguma fāze. “Iespējams, daudzus no mums reizēm piemeklē šāda ekstrasistole, bet mēs to pat nejūtam. Tādējādi arī šajā virzienā zinātniekiem neizdevās atrast ievērības cienīgus pierādījumus, kas liecinātu par statiskās elektrības nevēlamu iedarbību uz cilvēka organismu,” mierina Ivars Vanadziņš.
Kādā brīdī pētniekiem radās bažas par to, vai statiskā elektrība var veicināt sirds ritma anomālas aktivitātes, kas varētu apdraudēt dzīvību. Arī šie pētījumi pierādīja, ka šāda iespēja ir niecīga. Sirds no stresa cieš daudz vairāk nekā no magnētiskā lauka. Attēlā redzama materiālu spēja piesaistīt vai atdot lādiņus, materiāliem berzējoties. Sarkanā krāsā iezīmēti materiāli, kas berzes dēļ atdod elektronus un kļūst pozitīvi lādēti, bet zilajā krāsā – tie, kas berzes dēļ uzlādējas negatīvi.
36,6 °C konsultanti JURIS BLŪMS, RTU Tehniskās fizikas institūta asociētais profesors, fizikas zinātņu doktors
IVARS VANADZIŅŠ, RSU Darba drošības un vides veselības institūta direktors
