Основные источники эмп. Влияние на здоровье. Источники радиочастотного излучения
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Кафедра Управления в социально-экономических системах
Курсовая работа
Источники и характеристики электромагнитных полей. Их воздействие на организм человека. Нормирование электромагнитных полей.
Санкт-Петербург
Введение 3
Общая характеристика электромагнитного поля 3
Характеристики электромагнитных полей 3
Источники электромагнитных полей 4
Воздействие электромагнитных полей на организм человека 5
Нормирование электромагнитных полей 5
Нормирование ЭМП для населения 10
Контроль облучения 14
Способы и средства защиты от ЭМ облучений 14
Экранирование 14
Экранирование высокочастотных термических установок 14
Рабочий элемент-индуктор 15
Защита от СВЧ энергии 16
Защита от облучения при настройке и испытаниях СВЧ установок 17
Способы защиты от утечек сквозь отверстия 18
Защита рабочего места и помещений 18
Воздействие лазерного излучения на человека 19
Нормирование лазерного излучения 19
Измерение лазерного излучения 20
Расчёт энергетической освещённости на рабочем месте 20
Меры защиты от лазерного излучения 21
Первая помощь 22
Список источников 23
Введение
В современных условиях научно-технического прогресса в результате развития различных видов энергетики и промышленности электромагнитные излучения занимают одно из ведущих мест по своей экологической и производственной значимости среди других факторов окружающей среды.
Общая характеристика электромагнитного поля
Электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязанные переменные электрическое поле и магнитное поле. Взаимная связь электрического и магнитного полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появлению другого: переменное электрическое поле, порождаемое ускоренно движущимися зарядами (источником), возбуждает в смежных областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т. д. Таким образом, электромагнитное поле распространяется от точки к точке простран-ства в виде электромагнитных волн, бегущих от источника. Благодаря конечности скорости распространения электромагнитное поле может существовать автономно от породившего его источника и не исчезает с устранением источника (например, радиоволны не исчезают с прекращением тока в излучившей их антенне).
Характеристики электромагнитных полей
Известно, что около проводника, по которому протекает ток, возникают одновременно электрическое и магнитное поля. Если ток не меняется во времени, эти поля не зависят друг от друга. При переменном токе магнитное и электрическое поля связаны между собой, представляя единое электромагнитное поле.
Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию.
Частота электромагнитного поля - это число колебаний поля в секунду. Единицей измерения частоты является герц (Гц) - частота, при которой совершается одно колебание в секунду.
Длина волны - это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.
Поляризация - это явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля или напряженности магнитного поля.
Электромагнитное поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда.
Источники электромагнитных полей
В целом общий электромагнитный фон состоит из источников естественного (электрические и магнитные поля Земли, радиоизлучения Солнца и галактик) и искусственного (антропогенного) происхождения (телевизионные и радиостанции, линии электропередачи, электробытовая техника). Источниками электромагнитных излучений также служат радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы термических установок, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, генераторы сверхвысоких частот и др.
Современные геодезические, астрономические, гравиметрические, аэрофотосъёмочные, морские геодезические, инженерно-геодезические, геофизические работы выполняются с использованием приборов, работающих в диапазоне электромагнитных волн, ультравысокой и сверхвысокой частот, подвергая работающих опасности с интенсивностью облучения до 10 мкВт/см 2 .
Воздействие электромагнитных полей на организм человека
Электромагнитные поля человек не видит и не чувствует и именно поэтому не всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей. При определённой интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующимся теплом.
Нагрев особенно опасен для органов со слаборазвитой сосудистой системой с неинтенсивным кровообращением (глаза, мозг, желудок и др.). При облучении глаз в течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту.
Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ.
Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса.
Оценка опасности воздействия электромагнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощённой телом человека.
Нормирование электромагнитных полей
ЭМП любой частоты имеет 3 условные зоны в зависимости от расстояния X до источника:
Зону индукции (пространство с радиусом Х 2);
Промежуточную зону (зону дифракции);
Волновую зону, Х2
Рабочие места вблизи источников ВЧ полей попадают в зону индукции. Для таких источников уровни облучений нормированы величиной напряжённости электрического Е(Вм) и магнитного Н(А/м) полей.
ГОСТом 12.1.006-84 установлены ПДУ на рабочем месте в течении всего рабочего дня:
|
Е |
|||
.,В/мРаботающие с генератором СВЧ попадают в волновую зону. В этих случаях нормируется энергетическая нагрузка на организм человека W (мкВт*ч/см.кв.) W = 200 мкВт*ч/см.кв. – для всех случаев облучения, исключая облучение от врвщающихся и сканирующих антенн – для них W = 2000 мкВт*ч/см.кв. Предельно допустимую плотность потока энергии (ПДУ) σ доп (мкВт/см.кв) вычисляются по формуле σ доп = W / Т, где Т – время работы в часах в течении рабочего дня. Во всех случаях σ доп ≤ 1000 мкВт/см.кв.
Национальные системы стандартов являются основой для реализации принципов электромагнитной безопасности. Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы ограничивающие уровни электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) для различных условий облучения и различных контингентов.
В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.
Государственные стандарты по нормированию допустимых уровней воздействия электромагнитных полей входят в группу Системы стандартов безопасности труда - комплекс стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Они являются наиболее общими документами и содержат:
требования по видам соответствующих опасных и вредных факторов;
предельно допустимые значения параметров и характеристик;
общие подходы к методам контроля нормируемых параметров и методы защиты работающих.
Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности
|
Обозначение |
Наименование |
|
ГОСТ 12.1.002-84 |
Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля |
|
ГОСТ 12.1.006-84 |
Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля |
|
ГОСТ 12.1.045-84 |
Система стандартов безопасности труда. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля |
Санитарные правила и нормы регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. Как правило, санитарные нормы сопровождаются Методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.
В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности, для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение. ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.воздействие на организм человека . Знание природы воздействия электромагнитных волн на организм человека , ... через физические характеристики поля излучения в...
Радиационное воздействие на здоровье человека
Реферат >> Экология... воздействия на наше тело. Ионизирующие излучения состоят из частиц (заряженных и незаряженных) и квантов электромагнитной ... воздействия ионизирующих излучений основаны на знании свойств каждого вида излучения, характеристики их ... воздействии на организм человека ...
Действие на организм человека электрического тока и первая помощь пострадавшим от него
Лабораторная работа >>... воздействие на организм человека ... их ... на открытых территориях. Наименьшая освещенность на полу ... источников ; - определить эффективность средств поглощения звука и звукоизоляции; - изучить характеристики ... электромагнитные , возникающие при работе электромагнитных ...
Воздействие токсичесиких веществ на организм человека
Реферат >> Безопасность жизнедеятельности... на здоровье потомства. Раздел I: КЛАССИФИКАЦИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПУТИ ИХ ПОСТУПЛЕНИЯ В ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ... степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре... характеристик окружающей среды. Следствием действия вредных веществ на организм ...
Основные источники электромагнитного поля
Среди основных источников ЭМП можно перечислить:
Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда, …);
Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные, …);
Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации, …);
Бытовые электроприборы;
Теле- и радиостанции (транслирующие антенны);
Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны);
Персональные компьютеры.
Электротранспорт . Транспорт на электрической тяге – электропоезда, троллейбусы, трамваи и т.п. – является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот 0 ÷ 1000 Гц. Максимальные значения плотности потока магнитной индукции В в пригородных электричках достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл. Среднее значение В на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мкТл.
Линии электропередач (ЛЭП). Провода работающей ЛЭП создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров. Дальность распространения электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП – например ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение – тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы ЛЭП. Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течение суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.
Биологическое действие . Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля. У растений распространены аномалии развития – меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакции только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии.
В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.
Санитарные нормы, несмотря на то, что магнитное поле во всем мире сейчас считается наиболее опасным для здоровья, предельно допустимая величина магнитного поля для населения не нормируется. Большая часть ЛЭП строилась без учета этой опасности. На основании массовых эпидемиологических обследований населения, проживающего в условиях облучения магнитными полями ЛЭП как безопасный или «нормальный» уровень для условий продолжительного облучения, не приводящий к онкологическим заболеваниям, независимо друг от друга шведскими и американскими специалистами рекомендована величина плотности потока магнитной индукции 0,2 ÷ 0,3 мкТл. Основной принцип защиты здоровья населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов, границы санитарно-защитных зон для ЛЭП которых на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля – 1 кВ/м (таблицы 1.2 ÷ 1.4).
Таблица 1.2. Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП
Таблица 1.4. Предельно допустимые уровни воздействия электрического поля ЛЭП
Продолжение таблицы 1.4
К размещению высоковольтных линий (ВЛ) ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м, соответственно. Как определить класс напряжения ЛЭП? Лучше всего обратиться в местное энергетическое предприятие, но можно попробовать визуально, хотя не специалисту это сложно: 330 кВ – два провода, 500 кВ – три провода, 750 кВ – четыре провода; ниже 330 кВ – по одному проводу на фазу, определить можно только приблизительно по числу изоляторов в гирлянде: 220 кВ – 10 ÷ 15 шт., 110 кВ – 6 ÷ 8 шт., 35 кВ – 3 ÷ 5 шт., 10 кВ и ниже – 1 шт.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) . В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается:
Размещать жилые и общественные здания и сооружения;
Устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта;
Размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов;
Производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.
Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда. В случае, если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами санитарно-защитной зоны окажется выше предельно допустимой 0,5 кВ/м внутри здания и выше 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки (в местах возможного пребывания людей), должны быть приняты меры для снижения напряженности. Для этого на крыше здания с неметаллической кровлей размещается практически любая металлическая сетка, заземленная не менее чем в двух точках. В зданиях с металлической крышей достаточно заземлить кровлю не менее чем в двух точках. На приусадебных участках или других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее двух метров.
Электропроводка. Наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания, а также распределительные щиты и трансформаторы. В помещениях, смежных с этими источниками, обычно повышен уровень магнитного поля промышленной частоты, вызываемый протекающим электротоком. Уровень электрического поля промышленной частоты при этом не высокий и не превышает ПДУ для населения 500 В/м.
В настоящее время многие специалисты считают предельно допустимой величину магнитной индукции равной 0,2 ÷ 0,3 мкТл. При этом считается, что развитие заболеваний – прежде всего лейкемии – очень вероятно при продолжительном облучении человека полями более высоких уровней (несколько часов в день, особенно в ночные часы, в течение периода более года).
Основная мера защиты – предупредительная:
Необходимо исключить продолжительное пребывание (регулярно по несколько часов в день) в местах повышенного уровня магнитного поля промышленной частоты;
Кровать для ночного отдыха максимально удалять от источников облучения, расстояние до распределительных шкафов, силовых электрокабелей должно быть 2,5 ÷ 3 метра;
Если в помещении или в смежном есть какие-то неизвестные кабели, распределительные шкафы, трансформаторные подстанции – удаление должно быть максимально возможным, оптимально – промерить уровень ЭМП до того, как жить в таком помещении;
При необходимости установить полы с электроподогревом выбирать системы с пониженным уровнем магнитного поля.
Бытовая электротехника . Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками ЭМП. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Значения магнитного поля тесно связаны с мощностью прибора – чем она выше, тем выше магнитное поле при его работе. Значения электрического поля промышленной частоты практически всех электробытовых приборов не превышают нескольких десятков В/м на расстоянии 0,5 м, что значительно меньше ПДУ 500 В/м. (таблица 1.5 ÷ 1.6).
При размещении в квартире бытовой техники руководствуйтесь следующими принципами: размещайте бытовые электроприборы по возможности дальше от мест отдыха, не располагайте бытовые электроприборы поблизости и не ставьте их друг на друга.
Микроволновая печь (или СВЧ-печь) в своей работе использует для разогрева пищи ЭМП, называемое также микроволновым излучением или СВЧ-излучением. Рабочая частота СВЧ-излучения микроволновых печей составляет 2,45 ГГц. Именно этого излучения и опасаются многие люди. Однако, современные микроволновые печи оборудованы достаточно совершенной защитой, которая не дает ЭМП вырываться за пределы рабочего объема. Однако, нельзя говорить, что поле совершенно не проникает вне микроволновой печи.
Таблица 1.5. Уровни магнитного поля промышленной частоты бытовых электроприборов на расстоянии 0,3 м
По разным причинам часть ЭМП, предназначенного для приготовления продукта, проникает наружу, особенно интенсивно, как правило, в районе правого нижнего угла дверцы. Для обеспечения безопасности при использовании печей в быту действуют санитарные нормы, ограничивающие предельную величину утечки СВЧ-излучения микроволновой печи. Называются они «Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами» и имеют обозначение СН № 2666-83. Согласно этим санитарным нормам, величина плотности потока энергии ЭМП не должна превышать 10 мкВт/см 2 на расстоянии 50 см от любой точки корпуса печи при нагреве одного литра воды. На практике практически все новые современные микроволновые печи выдерживают это требование с большим запасом. Тем не менее, при покупке новой печи надо убедиться, что в сертификате соответствия зафиксировано соответствие вашей печи требованиям этих санитарных норм. Надо помнить, что со временем степень защиты может снижаться, в основном из-за появления микрощелей в уплотнении дверцы. Это может происходить как из-за попадания грязи, так и из-за механических повреждений. Поэтому дверца и ее уплотнение требует аккуратности в обращении и тщательного ухода.
Срок гарантированной стойкости защиты от утечек ЭМП при нормальной эксплуатации – несколько лет.
Через пять – шесть лет эксплуатации целесообразно проверить качество защиты, для чего пригласить специалиста из специально аккредитованной лаборатории по контролю ЭМП. Кроме СВЧ-излучения работу микроволновой печи сопровождает интенсивное магнитное поле, создаваемое током промышленной частоты 50 Гц, протекающим в системе электропитания печи. При этом микроволновая печь является одним из наиболее мощных источников магнитного поля в квартире.
Таблица 1.6. Предельно допустимые уровни ЭМП для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП
| Источник | Диапазон | Значение ПДУ | Условия измерения |
| Индукцион-ные печи | 20 ÷ 22 кГц | 500 В/м 4 А/м | Расстояние 0,3 м от корпуса |
| СВЧ печи | 2,45 ГГц | 10 мкВт/см 2 | Расстояние 0,50 ± 0,05 м от любой точки, при нагрузке 1 л воды |
| Видеодис-плейный терминал ПЭВМ | 5 Гц ÷ 2 кГц | Е ПДУ = 25 В/м В ПДУ = 250 нТл | Расстояние 0,5 м вокруг монитора ПЭВМ |
| 2 ÷ 400 кГц | Е ПДУ = 2,5 В/мВ ПДУ = 25 нТл | ||
| поверхностный электростатиче- ский потенциал | V = 500 В | Расстояние 0,1 м от экрана монитора ПЭВМ | |
| Прочая продукция | 50 Гц | Е = 500 В/м | Расстояние 0,5 м от корпуса изделия |
| 0,3 ÷ 300 кГц | Е = 25 В/м | ||
| 0,3 ÷ 3 МГц | Е = 15 В/м | ||
| 3 ÷ 30 МГц | Е = 10 В/м | ||
| 30 ÷ 300 МГц | Е = 3 В/м | ||
| 0,3 ÷ 30 ГГц | ППЭ = 10 мкВт/см 2 |
Теле- и радиостанции. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком. Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части. Первая часть зоны – это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны – это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны. Расположение ПРЦ может быть различным, например, в Москве и московском регионе характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки. Высокие уровни ЭМП наблюдаются на территориях, а нередко и за пределами размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты (ПРЦ НЧ, СЧ и ВЧ). Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует о ее крайней сложности, связанной с индивидуальным характером интенсивности и распределения ЭМП для каждого радиоцентра. В связи с этим специальные исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ. Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду ультракороткие волны ОВЧ и УВЧ-диапазонов.
Сравнительный анализ санитарно-защитных зон (СЗЗ) и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят «уголковые» трех- и шестиэтажные антенны ОВЧ ЧМ-вещания.
Радиостанции ДВ (частоты 30 ÷ 300 кГц). В этом диапазоне длина волн относительно большая (например, 2000 м для частоты 150 кГц). На расстоянии одной длины волны (и меньше) от антенны поле может быть достаточно большим, например, на расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 500 кВт, работающего на частоте 145 кГц, электрическое поле может быть выше 630 В/м, а магнитное – выше 1,2 А/м.
Радиостанции СВ (частоты 300 кГц ÷ 3 МГц). Данные для радиостанций этого типа говорят, что напряженность электрического поля на расстоянии 200 м может достигать 10 В/м, на расстоянии 100 м – 25 В/м, на расстоянии 30 м – 275 В/м (приведены данные для передатчика мощностью 50 кВт).
Радиостанции КВ (частоты 3 ÷ 30 МГц). Передатчики радиостанций КВ имеют обычно меньшую мощность. Однако они чаще размещаются в городах, могут быть размещены даже на крышах жилых зданий на высоте 10 ÷ 100 м. Передатчик мощностью 100 кВт на расстоянии 100 м может создавать напряженность электрического поля 44 В/м и магнитного поля 0,12 Ф/м.
Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье интерес представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. Проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.
Основной принцип обеспечения безопасности – соблюдение установленных Санитарными нормами и правилами предельно допустимых уровней электромагнитного поля. Каждый радиопередающий объект имеет Санитарный паспорт, в котором определены границы санитарно-защитной зоны. Только при наличии этого документа территориальные органы Госсанэпиднадзора разрешают эксплуатировать радиопередающие объекты. Периодически они производят контроль электромагнитной обстановки на предмет ее соответствия установленным ПДУ.
Спутниковая связь. Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженный узконаправленный основной луч – главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м 2 вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении.
Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м 2 . Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.
Сотовая связь. Сотовая радиотелефония является сегодня одной из наиболее интенсивно развивающихся телекоммуникационных систем. Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (МРТ). Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами, вследствие чего БС и МРТ являются источниками электромагнитного излучения в УВЧ диапазоне. Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является весьма эффективное использование выделяемого для работы системы радиочастотного спектра (многократное использование одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов. В работе системы применяется принцип деления некоторой территории на зоны, или «соты», радиусом обычно 0,5 ÷ 10 км. Базовые станции (БС) поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными радиотелефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта (таблица 17) БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот 463 ÷ 1880 МГц. Антенны БС устанавливаются на высоте 15 ÷ 100 м от поверхности земли на уже существующих постройках (общественных, служебных, производственных и жилых зданиях, дымовых трубах промышленных предприятий и т.д.) или на специально сооруженных мачтах. Среди установленных в одном месте антенн БС имеются как передающие (или приемопередающие), так и приемные антенны, которые не являются источниками ЭМП. Исходя из технологических требований построения системы сотовой связи, диаграмма направленности антенн в вертикальной плоскости рассчитана таким образом, что основная энергия излучения (более 90 %) сосредоточена в довольно узком «луче». Он всегда направлен в сторону от сооружений, на которых находятся антенны БС, и выше прилегающих построек, что является необходимым условием для нормального функционирования системы.
БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых (загрузка) не является постоянной 24 часа в сутки. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения БС, дня недели и др. В ночные часы загрузка БС практически равна нулю, т.е. станции в основном «молчат».
Таблица 1.7. Краткие технические характеристики стандартов системы сотовой радиосвязи
| Наименование стандарта | Диапазон рабочих частот БС, МГц | Диапазон рабочих частот МРТ, МГц | Максимальная излучаемая мощность БС, Вт | Максимальная излучаемая мощность |
| МРТ Радиус «соты» NMT-450. Аналоговый | 463 ÷ 467,5 | 453 ÷ 457,5 | 1 Вт; 1 ÷ 40 м | |
| AMPS. Аналоговый | 869 ÷ 894 | 824 ÷ 849 | 0,6 Вт; 2 ÷ 20 км | |
| D-AMPS (IS-136). Цифровой | 869 ÷ 894 | 824 ÷ 849 | 0,2 Вт; 0,5 ÷ 20 км | |
| CDMA. Цифровой | 869 ÷ 894 | 824 ÷ 849 | 0,6 Вт; 2 ÷ 40 км | |
| GSM-900. Цифровой | 925 ÷ 965 | 890 ÷ 915 | 0,25 Вт; 0,5 ÷ 35 км | |
| GSM-1800 (DCS). Цифровой | 1805 ÷ 1880 | 1710 ÷ 1785 | 0,125 Вт; 0,5 ÷ 35 км |
Мобильный радиотелефон (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453 ÷ 1785 МГц. Мощность излучения МРТ является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи «мобильный радиотелефон – базовая станция», т.е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения МРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125 ÷ 1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 ÷ 0,2 Вт. Вопрос о воздействии излучения МРТ на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран на биологических объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречащим, результатам. Неоспоримым остается тот факт, что организм человека «откликается» на наличие излучения сотового телефона.
При работе мобильного телефона электромагнитное излучение воспринимается не только приемником базовой станции, но и телом пользователя, и, в первую очередь, его головой. Что при этом происходит в организме человека, насколько это воздействие опасно для здоровья? Однозначного ответа на этот вопрос до сих пор не существует. Однако эксперимент ученых показал, что мозг человека не только ощущает излучение сотового телефона, но и различает стандарты сотовой связи.
Радиолокационные станции оснащены, как правило, антеннами зеркального типа и имеют узконаправленную диаграмму излучения в виде луча, направленного вдоль оптической оси. Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение. Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин – излучение, 30 мин – пауза суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд. Радары метрологические могут создавать на удалении 1 км ППЭ ~ 100 Вт/м 2 за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ ~ 0,5 Вт/м 2 на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирование ППЭ, создаваемое на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м 2 . Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия - в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.
Персональные компьютеры . Основным источником неблагоприятного воздействия на здоровье пользователя компьютера является средство визуального отображения информации на электронно-лучевой трубке. Ниже перечислены основные факторы его неблагоприятного воздействия.
Эргономические параметры экрана монитора:
Снижение контраста изображения в условиях интенсивной внешней засветки;
Зеркальные блики от передней поверхности экранов мониторов;
Наличие мерцания изображения на экране монитора.
Излучательные характеристики монитора:
Электромагнитное поле монитора в диапазоне частот 20 Гц ÷ 1000 МГц;
Статический электрический заряд на экране монитора;
Ультрафиолетовое излучение в диапазоне 200 ÷ 400 нм;
Инфракрасное излучение в диапазоне 1 050 нм ÷ 1 мм;
Рентгеновское излучение > 1,2 кэВ.
Компьютер как источник переменного электромагнитного поля. Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер и т.п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации, называемое по-разному – монитор, дисплей. Как правило, в его основе – устройство на основе электронно-лучевой трубки. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами (например, типа «Pilot»), источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя.
Таблица 1.8. Диапазон частот элементов ПК
Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот 0 ÷ 1000 МГц (таблица 1.9). Электромагнитное поле имеет электрическую (Е ) и магнитную (Н ) составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка Е и Н производится раздельно.
Таблица 1.9. Максимальные зафиксированные на рабочем месте значения ЭМП
В части электромагнитных полей стандарту MPR II соответствуют российские санитарные нормы СанПиН 2.2.2.542-96. «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным ЭВМ и организации работ».
Средства защиты пользователей от ЭМП. В основном из средств защиты предлагаются защитные фильтры для экранов мониторов. Они используются для ограничения действия на пользователя вредных факторов со стороны экрана монитора.
Защита человека от вредного воздействия электромагнитного поля промышленной частоты
В настоящее время в быту и на производстве широко используются приборы и электроустановки различного назначения, распространяющие электромагнитные поля. Среди различных физических факторов окружающей среды, которые могут оказывать неблагоприятные воздействия на человека, большую опасность представляет электромагнитное поле (ЭМП) промышленной частоты 50 Гц.
Источники электромагнитных полей
Органы чувств человека не воспринимают электромагнитные поля. Человек не может контролировать уровень излучения и оценить грозящую опасность, своего рода электромагнитного смога. Электромагнитное излучение распространяется во всех направлениях и оказывает, прежде всего, воздействие на человека, работающего с прибором-излучателем, и на окружающую среду (в том числе и на другие живые организмы). Известно, что магнитное поле возникает вокруг любого предмета, работающего от электрического тока. Элементарным источником ЭМП является обычный проводник, по которому проходит переменный ток любой частоты, т.е. практически любой электроприбор, применяемый человеком в быту, является источником ЭМП.
Электрические сети, опутывающие стены наших квартир, хорошо можно увидеть в период их монтажа, еще до оштукатуривания стен. Это, прежде всего, разводка сетей ко всем розеткам и выключателям, а также кабели и различного вида удлинители электробытовых приборов. Добавьте сюда еще и кабели, питающие жилые дома от городских трансформаторных подстанций, разводку электросетей по этажам дома к электросчетчикам и средствам автоматической защиты каждой квартире, систему электропитания лифтов и освещения коридоров, подъездов домов и т.д.
В повседневной деятельности в условиях территории, занятой жилой и общественной застройкой, улицами, площадями общего пользования, человек также подвергается действию ЭМП промышленной частоты от разных источников.
Через жилые районы городов проложены воздушные линии электропередачи (ЛЭП). Воздушные ЛЭП глубокого ввода напряжением 10, 35 и 110 кВ, проходящие через жилую застройку, затрагивают небольшую часть жителей городов и населенных пунктов, но вызывают обоснованные жалобы с их стороны даже при отсутствии превышения предельно допустимых уровней (ПДУ) электромагнитного поля. Среди других источников электромагнитных полей промышленной частоты достаточно широко распространены открытые распределительные устройства трансформаторных подстанций, городской электротранспорт (контактные сети троллейбусов и трамваев) и железнодорожный электротранспорт, как правило, или приближенный к жилым корпусам, или перерезающий населенные пункты (села, города и пр.). Конечно, стены домов, особенно из железобетонных панелей, являются экранами и, тем самым, снижают уровень ЭМП, однако не учитывать воздействие внешних ЭМП на человека нельзя. В табл.1 приведены средние уровни электромагнитного поля на открытой территории и внутри жилых помещений , который практически представляет собой среднестатистический промышленный район.
Помимо внутренних и внешних электросетей не следует забывать еще и внутренние и локальные источники ЭМП, максимально приближенные к человеку. К ним можно отнести физиотерапевтическую аппаратуру больниц, бытовые электропотребители, питаемые от электросетей с промышленной частотой 50 Гц.
Замеры напряженности магнитных полей, создаваемых бытовыми электроприборами, показали, что их кратковременное воздействие оказывается даже более сильным, чем долговременное пребывание человека рядом с линиями электропередачи. Уровень напряженности магнитного поля на различных расстояниях от бытовых приборов до человека, мГс, приведен в табл.2.
Воздействие ЭМП на организм человека
Степень биологического влияния ЭМП на организм человека зависит от частоты колебаний, напряженности поля и его интенсивности.
Человеческое тело представляет собой некий сосуд, наполненный жидкостью, проводимость которой объясняется наличием в ней гемоглобина, содержащей в крови человека комплексные соединения железа с белком. Таким образом, имеются благоприятные условия, когда внешние переменное магнитное поле может наводить в железистом белке тела человека ток и создать возможность взаимодействия красных кровяных телец с этим полем.
Известно, что при мощности 10 мВт/см2 облучаемой поверхности ткань человека может прогреться на несколько десятых долей градуса. А от частоты излучения зависит интенсивность поглощения электромагнитной энергии в теле человека.
Действие ЭМП особенно большой напряженности (распределительного устройства подстанций и линий электропередачи напряжения 330 - 500 - 750 - 1500 кВ) проявляется по-разному. Находясь в ЭМП, тело человека заряжается при любом соприкосновении с металлической конструкцией подстанции или ЛЭП, что приводит к разрядному импульсу. Установлено , что время такого импульса составляет микросекунды. Эффект этого разряда напоминает ощущение неприятного неожиданного укола. Последствием этого может быть ослабление хватательной способности пальцев и в целом кистей рук, потеря, возможно, на какие-то микросекунды, психологической ориентации и пр., что может привести к травмам: падению верхолаза с высоты опоры, ушибу рабочих, стоящих внизу, инструментом, выпавшим из рук верхолаза и т.д.
В целом интенсивное ЭМП промышленной частоты вызывают у рабочих:
Нарушение функционального состояния центральной нервной, сердечнососудистой и эндокринной систем;
Головокружение, нарушение сна, повышение сонливости, вялости, утомляемости, снижение точности движений;
Изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, сопровождаемых головной болью и аритмией и т.д.
нарушение половой функции;
Ухудшение развития эмбриона;
Все эти изменения в организме человека фиксируются при медицинских обследованиях (анализ крови, электрокардиографии и т.п.)
За последние годы появилась информация о том, что источником злокачественных новообразований может быть ЭМП промышленной частоты.
Защита человека от ЭМП
Для защиты людей от вредного влияния ЭМП применяются нормативы и стандарты, которые представляют собой некий компромисс между преимуществами применения новых технологий и новой техники и возможным риском, причиненным этим применением.
Допустимые уровни неионизирующих излучений различных видов и диапазонов частот и т.д.
В основе установления предельно допустимых уровней (ПДУ) лежит принцип пороговости вредного воздействия ЭМП на человека. В качестве ПДУ ЭМП предусмотрены такие уровни, которые при систематическом облучении в рабочем режиме для данного конкретного источника ЭМП не вызывают у людей (без ограничения пола и возраста) заболеваний и отклонений в состоянии здоровья. В табл.3 приведены допустимые уровни напряженности поля от ЛЭП промышленной частоты.
Однако важным является не только величина напряженности ЭМП, но и продолжительность нахождения человека в зоне действия этого поля. На основе исследований, разработаны следующие нормативы для электрических полей промышленной частоты, предусматривающие ограничение времени пребывания человека в зоне источника ЭМП (см. табл.4)
При напряженности ЭМП 5 кВ/м производство работ не ограничивается как по характеру, так и по длительности выполнения. При напряженности более 25 кВ/м, а также, если требуется большая продолжительность пребывания человека в ЭМП, чем приведено выше, работы должны выполняться с применением средств защиты, например специальной одежды, ткань которой обладает свойствами экрана. В качестве тканей используются ткани с проводящей краской, ткани, содержащие волокна из гибкой медной проволоки, ткани с нитями из проводящего полимера и т.д.
В качестве предупредительных мер предусматривается осуществление постоянного контроля электромагнитной обстановки путем проведения электромагнитного мониторинга, а также прогнозирования развития в целом для предприятия или организации электромагнитной обстановки .
Размеры санитарно-защитных зон ЛЭП в зависимости от их класса напряжения (f = 50 Гц) приведены в табл.5.
Под санитарно-защитной зоной понимается так называемая охранная зона, имеющая условное направление вдоль воздушной линии электропередачи и отсчитываемая от проекции крайних проводов ЛЭП по земле.
Следует заметить, что регламентация размеров санитарно-защитной зоны ЛЭП осуществляется при классе напряжения ЛЭП 330 кВ и выше по электрической составляющей. Однако по магнитной составляющей электромагнитного поля ЛЭП, более опасной, чем электрическая составляющая, размеры санитарно-защитной зоны предположительно могут составлять 200...400 м. Исследования по установлению окончательных размеров охранной зоны по магнитной составляющей следует продолжить.
Размещать жилые здания;
Предусматривать стоянки и остановки всех видов транспорта;
Устраивать любые спортивные и игровые площадки;
Собирать грибы, любые плоды, ягоды и особенно лекарственные растения.
Для контроля за электромагнитной ситуацией в жилых домах или в офисных помещениях, где находится человек, используются приборы, состоящие из регистратора интенсивности ЭМП (переменного и электростатического) типа РИЭП - 50/20 и регистратора интенсивности магнитного поля РИМП 50/2,4, дающие световой и звуковой сигналы при превышении ПДУ для данного источника.
Предусматривается также защита людей от воздействия ЭМП так называемым методом расстояний от источников ЭМП, т.е. санитарно-защитной зоны, размеры которой зависят от напряженности источника (табл.4).
Что касается методов защиты человека в жилых помещениях, то на этот счет можно дать некоторые практические рекомендации.
Поскольку в собственной квартире полностью избавиться от бытовых электроприборов практически невозможно, желательно соблюдать следующие правила:
Не устанавливать над кроватью средства освещения (бра, светильники с плафонами), светопоток от которых обращен вниз, на Вас, - свет должен быть направлен только вверх;
Не устанавливать в спальне телевизор, компьютер, «базу» радиотелефона, который лучше заменить обычным;
Не ставить у изголовья электронные часы (будильник);
Отключать от сети на ночь телевизор, музыкальный центр, проигрыватель и прочие источники электромагнитного излучения, которые могут находиться в дежурном режиме и т.д.
Отказаться по возможности от систематического использования электрических бритв;
Применять утюги с бифилярной обмоткой нагревательных спиралей (такая обмотка не обладает индуктивностью).
Выводы
На основе отечественных и зарубежных исследований установлено наличие связей некоторых заболеваний населения с воздействием электромагнитных излучений, в частности ЭМП.
Установление указанных взаимосвязей является предметом дальнейших исследований электромагнитной нагрузки с учетом статистических показателей состояния здоровья отдельных групп населения, в том числе с учетом профессии, возраста, пола и т.д.
Литература
Дунаев В.Н. Формирование электромагнитной нагрузки в условиях городской среды//Санитария и гигиена. - 2002. - №5. -С.31-34.
Емельянов В. Мероприятия по защите населения и территорий в условиях электромагнитного загрязнения окружающей среды//Основы безопасности жизнедеятельности. -2000. - №1. - С.58-61.
Источники электромагнитных полей (ЭМП) чрезвычайно разнообразны - это системы передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи - ЛЭП, трансформаторные и распределительные подстанции) и приборы, потребляющие электроэнергию (электродвигатели, электроплиты, электронагреватели, холодильники, телевизоры, видеодисплейные терминалы и др.).
К источникам, генерирующим и транслирующим электромагнитную энергию, относятся радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки и системы радиосвязи, самые разнообразные технологические установки в промышленности, медицинские приборы и аппаратура (аппараты для диатермии и индуктотермии, УВЧ-терапии, приборы для микроволновой терапии и др.).
Работающий контингент и население может подвергаться воздействию изолированной электрической или магнитной составляющих поля или их сочетанию. В зависимости от отношения облучаемого лица к источнику облучения, принято различать несколько видов облучения - профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечебных целях. Профессиональное облучение характеризуется многообразием режимов генерации и вариантов воздействия электромагнитных полей (облучение в ближней зоне, в зоне индукции, общее и местное, сочетающееся с действием других неблагоприятных факторов производственной среды). В условиях непрофессионального облучения наиболее типичным является общее облучение, в большинстве случаев в волновой зоне.
Электромагнитные поля, генерируемые теми или иными источниками, могут воздействовать на все тело работающего человека (общее облучение) или отдельной части тела (местное облучение). При этом, облучение может носить характер изолированного (от одного источника ЭМП), сочетанного (от двух и более источников ЭМП одного частотного диапазона), смешанного (от двух и более источников ЭМП различных частотных диапазонов), а также комбинированного (в условиях одновременного воздействия ЭМП и других неблагоприятных физических факторов производственной среды) воздействия.
Электромагнитная волна - это колебательный процесс, связанный с изменяющимися в пространстве и во времени взаимосвязанными электрическими и магнитными полями.
Электромагнитное поле - это область распространения электромагнитных
Характеристика электромагнитных волн. Электромагнитное поле характеризуется частотой излучения f, измеряемой в герцах, или длиной волны X, измеряемой в метрах. Электромагнитная волна распространяется в вакууме со скоростью света (3 108 м/с), и связь между длиной и частотой электромагнитной волны определяется зависимостью
где с - скорость света.
Скорость распространения волн в воздухе близка к скорости их распространения в вакууме.
Электромагнитное поле обладает энергией, а электромагнитная волна, распространяясь в пространстве, переносит эту энергию. Электромагнитное поле имеет электрическую и магнитную составляющие (Таблица № 35).
Напряженность электрического поля Е - это характеристика электрической составляющей ЭМП, единицей измерения которой является В/м.
Напряженность магнитного поля Н (А/м) - это характеристика магнитной составляющей ЭМП.
Плотность потока энергии (ППЭ) - это энергия электромагнитной волны, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь. Единицей измерения ППЭ является Вт/м.
Таблица № 35. Единицы измерения интенсивности ЭМП в Международной системе единиц (СИ)
|
Для отдельных диапазонов электромагнитных излучений - ЭМИ (световой диапазон, лазерное излучение) введены другие характеристики.
Классификация электромагнитных полей. Частотный диапазон и длина электромагнитной волны позволяют классифицировать электромагнитное поле на видимый свет (световые волны), инфракрасное (тепловое) и ультрафиолетовое излучение, физическую основу которых составляют электромагнитные волны. Эти виды коротковолнового излучения оказывают на человека специфическое воздействие.
Физическую основу ионизирующего излучения также составляют электромагнитные волны очень высоких частот, обладающие высокой энергией, достаточной для того, чтобы ионизировать молекулы вещества в котором распространяется волна (Таблица № 36).
Радиочастотный диапазон электромагнитного спектра делится на четыре частотных диапазона: низкие частоты (НЧ) - менее 30 кГц, высокие частоты (ВЧ) - 30 кГц...30 МГц, ультравысокие частоты (УВЧ) - 30...300 МГц, сверхвысокие частоты (СВЧ) - 300 МГц.750 ГГц.
Особой разновидностью электромагнитных излучений (ЭМИ) является лазерное излучение (ЛИ), генерируемое в диапазоне длин волн 0,1...1000 мкм. Особенностью ЛИ является его монохроматичность (строго одна длина волны), когерентность (все источники излучения испускают волны в одной фазе), острая направленность луча (малое расхождение луча).
Условно к неионизирующим излучениям (полям) можно отнести электростатические поля (ЭСП) и магнитные поля (МП).
Электростатическое поле - это поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними.
Статическое электричество - совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.
Магнитное поле может быть постоянным, импульсным, переменным.
В зависимости от источников образования электростатические поля могут существовать в виде собственно электростатического поля, образующегося в разного рода энергетических установках и при электротехнических процессах. В промышленности ЭСП широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов. Изготовление, испытание,
транспортировка и хранение полупроводниковых приборов и интегральных схем, шлифовка и полировка футляров радиотелевизионных приемников,
технологические процессы, связанные с использование диэлектрических
материалов, а также помещения вычислительных центров, где сосредоточена множительная вычислительная техника характеризуются образованием
электростатических полей. Электростатические заряды и создаваемые ими электростатические поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам, переливании жидкостей-диэлектриков, скатывании пленки или бумаги в рулон.
Таблица № 36. Международная классификация электромагнитных волн
|
Электромагниты, соленоиды, установки конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты сопровождаются возникновением магнитных полей.
В электромагнитных полях выделяют три зоны, которые формируются на различных расстояниях от источника электромагнитных излучений.
Зона индукции (ближняя зона) - охватывает промежуток от источника излучения до расстояния, равного примерно У2п ~ У6. В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована и поэтому электрическое и магнитное поля не взаимосвязаны и действуют независимо (первая зона).
Зона интерференции (промежуточная зона) - располагается на расстояниях примерно от У2п до 2лХ. В этой зоне происходит формирование ЭМВ и на человека действует электрическое и магнитное поля, а также оказывается энергетическое воздействие (вторая зона).
Волновая зона (дальня зона) - располагается на расстояниях свыше 2лХ. В этой зоне электромагнитная волна сформирована, электрическое и магнитное поля взаимосвязаны. На человека в этой зоне воздействует энергия волны (третья зона).
Действие электромагнитного поля на организм. Биологический и патофизиологический эффект воздействия электромагнитных полей на организм зависит от диапазона частот, интенсивности воздействующего фактора, продолжительности облучения, характера излучения и режима облучения. Действие ЭМП на организм зависит от закономерности распространения радиоволн в материальных средах, где поглощение энергии электромагнитной волны определяется частотой электромагнитных колебаний, электрических и магнитных свойств среды.
Как известно, ведущим показателем, характеризующим электрические свойства тканей организма, являются их диэлектрическая и магнитная проницаемость. В свою очередь, различия электрических свойств тканей (диэлектрической и магнитной проницаемости, удельного сопротивления) связаны с содержанием в них свободной и связанной воды. Все биологические ткани, по диэлектрической проницаемости, подразделяются на две группы: ткани с высоким содержанием воды - свыше 80% (кровь, мышцы, кожа, ткань мозга, ткань печени и селезенки) и ткани с относительно низким содержанием воды (жировая, костная). Коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды, при одинаковых значениях напряженности поля, в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием воды. Поэтому глубина проникновения электромагнитных волн в ткани с низким содержанием воды в 10 раз больше, чем в ткани с ее высоким содержанием.
Тепловой и атермический эффект лежат в основе механизмов биологического действия электромагнитных волн. Тепловое действие ЭМП характеризуется избирательным нагревом отдельных органов и тканей, повышением общей температуры тела. Интенсивное облучение ЭМП может вызывать деструктивные изменения в тканях и органах, однако острые формы поражения встречаются крайне редко и их возникновение чаще всего связано с аварийными ситуациями при нарушении техники безопасности.
Хронические формы радиоволновых поражений, их симптомы и течение не имеют строго специфических проявлений. Тем не менее, для них характерно развитие астенических состояний и вегетативных расстройств, главным образом со
стороны сердечно-сосудистой системы. Наряду с общей астенизацией, сопровождающейся слабостью, повышенной утомляемостью, беспокойным сном, у больных появляются головная боль, головокружение, психоэмоциональная лабильность, боли в области сердца, повышенная потливость, снижение аппетита. Развиваются признаки акроцианоза, регионарный гипергидроз, похолодание кистей и стоп, тремор пальцев рук, лабильность пульса и артериального давления с наклонностью к брадикардии и гипотонии; дисфункция в системе гипофиз - кора надпочечников приводит к изменениям секреции гормонов щитовидной и половых желез.
Одним из немногих специфических поражений, вызываемых воздействием электромагнитных излучений радиочастотного диапазона, является развитие катаракты. Помимо катаракты, при воздействии электромагнитных волн высоких частот, могут развиваться кератиты и повреждения стромы роговицы.
Инфракрасное (тепловое) излучение, световое излучение при высоких энергиях, а также ультрафиолетовое излучение большого уровня, при остром воздействии, могут приводить к расширению капилляров, ожогам кожи и органов зрения. Хроническое облучение сопровождается изменением пигментации кожи, развитием хронического конъюнктивита и помутнением хрусталика глаза. Ультрафиолетовое излучение небольших уровней полезно и необходимо для человека, так как способствует усилению обменных процессов в организме и синтезу биологически активной формы витамина D.
Эффект воздействия лазерного излучение на человека зависит от интенсивности излучения, длины волны, характера излучения и времени воздействия. При этом выделяют локальное и общее повреждение тех или иных тканей организма человека. Органом-мишенью при этом служит глаз, который легко повреждается, нарушается прозрачность роговицы и хрусталика, возможно повреждение сетчатки глаза. Лазерное изучение, особенно инфракрасного диапазона, способно проникать через ткани на значительную глубину, поражая внутренние органы. Длительное воздействие лазерного излучения даже небольшой интенсивности может привести к различным функциональным нарушениям нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции, артериального давления, повышению утомляемости, снижению работоспособности.
Гигиеническое нормирование электромагнитных полей. Согласно нормативным документам: СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к эксплуатации радиоэлектронных средств с условиями работы с источниками электромагнитного излучения» № 225 от 10.04.2007 г. МЗ РК; СанПиН «Санитарные правила и нормы защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых радиотехническими объектами» № 3.01.002-96 МЗ РК; МУ
«Методические указания по осуществлению государственного санитарного надзора за объектами с источниками электромагнитных полей (ЭМП) неионизирующей части спектра» № 1.02.018/у-94 МЗ РК; МУ «Методические рекомендации по проведению лабораторного контроля за источниками электромагнитных полей неионизирующей части спектра (ЭМП) при осуществлении государственного санитарного надзора» № 1.02.019/р-94 МЗ РК регламентируется интенсивность электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах персонала,
осуществляющего работы с источниками ЭМП и требования к проведению контроля, а также регламентируется облучение электрическим полем, как по величине напряженности, так и продолжительности действия.
Частотный диапазон радиочастот электромагнитных полей (60 кГц - 300 МГц) оценивается напряженностью электрической и магнитной составляющих поля; в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц - поверхностной плотностью потока энергии излучения и создаваемой им энергетической нагрузкой (ЭН). Суммарный поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия (Т), и выражающийся произведением ППЭ Т представляет собой энергетическую нагрузку.
На рабочих местах персонала напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц - 300 МГц в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ):
В случаях, когда время воздействия ЭМП на персонал не превышает 50% продолжительности рабочего времени, допускаются уровни выше указанных, но не более чем в 2 раза.
Нормирование и гигиеническая оценка постоянных магнитных полей (ПМП) в производственных помещениях и на рабочих местах (Таблица №37) осуществляется дифференцировано, в зависимости от времени воздействия на работника в течение рабочей смены и учетом условий общего или локального облучения.
| Таблица № 37. ПДУ воздействия ПМП на работающих. |
Достаточно широко используются также гигиенические нормативы ПМП (Таблица № 38), разработанные Международным комитетом по неионизирующим излучениям, которое функционирует при Международной ассоциации радиационной защиты.
К источникам ЭМП на производстве относятся две большие группы:
* изделия, которые специально созданы для излучения электромагнитной энергии: радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки, физиотерапевтические аппараты, различные системы радиосвязи, технологические установки в промышленности. ЭМП широко используются в промышленности, например, в таких технологических процессах, как закалка и отпуск стали, накатка твердых сплавов на режущий инструмент, плавка металлов и полупроводников и т. д.;
Электростатические поля (ЭСП) создаются в энергетических установках и при электротехнических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов) или стационарного электрического поля (электрическое поле постоянного тока). В промышленности ЭСП широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов. Статическое электричество образуется при изготовлении, испытаниях, транспортировке и хранении полупроводниковых приборов и интегральных схем, шлифовке и полировке футляров радиотелевизионных приемников, в помещениях вычислительных центров, на участках множительной техники, а также в ряде других процессов, где используются диэлектрические материалы. Электростатические заряды и создаваемые ими электростатические поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам, переливании жидкостей-диэлектриков, скатывании пленки или бумаги в рулон.
Магнитные поля создаются электромагнитами, соленоидами, установками конденсаторного типа, литыми и металлокерамическими магнитами и др. устройствами.
В ЭМП различаются три зоны, которые формируются на различных расстояниях от источника ЭМИ.
Первая зона – зона индукции (ближняя зона) охватывает промежуток от источника излучения до расстояния, равного примерно л/2п«1/6л. В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована и поэтому электрическое и магнитное поля не взаимосвязаны и действуют независимо.
Вторая зона – зона интерференции (промежуточная зона) располагается на расстояниях примерно от л/2л до 2лл. В этой зоне происходит формирование ЭМВ и на человека действует электрическое и магнитное поля, а также оказывается энергетическое воздействие.
Третья зона – волновая зона (дальняя зона) располагается на расстояниях свыше 2лл. В этой зоне ЭМВ сформирована, электрическое и магнитное поля взаимосвязаны. На человека в этой зоне воздействует энергия волны.
Воздействие неионизирующих излучений на человека. Электромагнитные поля биологически активны – живые существа реагируют на их действие. Однако у человека нет специального органа чувств для определения ЭМП (за исключением оптического диапазона). Наиболее чувствительны к электромагнитным полям центральная нервная система, сердечно-сосудистая, гормональная и репродуктивная системы.
Длительное воздействие на человека электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в сердце, нарушение ритма сердечных сокращений. Могут наблюдаться функциональные нарушения в центральной нервной системе, а также изменения в составе крови.
Воздействие электростатического поля на человека связано с протеканием через него слабого тока. При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на протекающий ток возможна механическая травма от удара о расположенные рядом элементы конструкций, падение с высоты и т.д. К ЭСП наиболее чувствительны центральная нервная система, сердечно-сосудистая система. Люди, работающие в зоне действия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна.
При воздействии магнитных полей могут наблюдаться нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в составе крови. При локальном действии магнитных полей (прежде всего на руки) появляется ощущение зуда, Сходность и синюшность кожных покровов, отечность и уплотнение, а иногда ороговение кожи.
Воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона определяется плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывное, прерывистое, импульсное), размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма. Воздействие ЭМИ может проявляться в различной форме – от незначительных изменений в некоторых системах организма до серьезных нарушений в организме. Поглощение организмом человека энергии ЭМИ вызывает тепловой эффект. Начиная с определенного предела организм человека не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, и их температура может повышаться. В связи с этим воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей и органов со слаборазвитой сосудистой системой и недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к ожогам роговицы, а облучение ЭМИ СВЧ-диапазона – к помутнению хрусталика – катаракте.
При длительном воздействии ЭМИ радиочастотного диапазона даже умеренной интенсивности могут произойти расстройства нервной системы, обменных процессов, изменения состава крови. Могут также наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей. На ранней стадии нарушения носят обратимый характер, но в дальнейшем происходят необратимые изменения в состоянии здоровья, стойкое снижение работоспособности и жизненных сил.
