Электромагнитные поля и излучения

Электромагнитные  поля и излучения

Спектр электромагнитных колебаний по частоте достигает 1021 Гц. В зависимости от энер-гии  фотонов (квантов) его подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излучений. В гигиенической практике к неионизирующим излучениям относят также электрические и магнит-ные поля. 

К ЭМП промышленной частоты относятся линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы. Они являются источниками электриче-ских и магнитных полей промышленной частоты (50 Гц). Длительное действие таких полей приво-дит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражитель-ность, апатию, боли в области сердца. Для хронического воздействия ЭМП промышленной часто-ты характерны нарушения ритма и замедление частоты сердечных сокращений. У работающих с ЭМП промышленной частоты могут наблюдаться функциональные нарушения в ЦНС и сердечно-сосудистой системе, в составе крови. Поэтому необходимо ограничивать время пребывания чело-века в зоне действия электрического поля, создаваемого токами промышленной частоты напряже-нием выше 400 кВ.

Нормирование  ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням  напряженности электрического и  магнитного полей частотой 50 Гц в  зависимости от вре-мени пребывания в нем и регламентируются «Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты» № 5802–91 и ГОСТ 12.1.002–84.

Пребывание в  ЭП напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение всего  рабочего дня. Допустимое время пребывания в ЭП напряженностью 5...20 кВ/м

Допустимое время  пребывания в ЭП может быть реализовано  одноразово или дробно в те-чение  рабочего дня. В остальное рабочее  время напряженность ЭП не должна превышать 5 кВ/м. При напряженности  ЭП 20...25 кВ/м время пребывания персонала  в ЭП не должно превышать 10 мин. Предельно допустимый уровень напряженности ЭП устанавливается равным 25 кВ/м.

Влияние электрических  полей переменного тока промышленной частоты в условиях насе-ленных мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами) ограничивается «Санитарными нормами и прави-лами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» № 2971–84. В качестве предельно до-пустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля:

– внутри жилых  зданий 0,5 кВ/м;

– на территории жилой застройки 1 кВ/м;

– в населенной местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа, в пределах поселковой черты этих пунктов), а также на террито-рии огородов и садов 5 кВ/м;

– на участках пересечения  воздушных линий (ВЛ) с автомобильными дорогами I–IV катего-рии 10 кВ/м;

– в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и частично посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья) 15 кВ/м;

– в труднодоступной  местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных ма-шин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения 20 кВ/м.

Воздействие электростатического  поля (ЭСП) –статического электричества  – на человека связано с протеканием  через него слабого тока (несколько микроампер). При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на ток (резкое отстранение от заряженного тела) возможна механическая травма при ударе о рядом расположенные элементы конструкций, падении с высоты и т. д.

Исследование  биологических эффектов показало, что  наиболее чувствительны к электро-статическому полю ЦНС, сердечно-сосудистая система, анализаторы. Люди, работающие в зоне воздействия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна и др. Характер-ны своеобразные «фобии», обусловленные страхом ожидаемого разряда, склонность к психосома-тическим расстройствам с повышенной эмоциональной возбудимостью и быстрой истощаемостью, неустойчивость показателей пульса и артериального давления.

Нормирование  уровней напряженности ЭСП осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.045–84 в  зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. Предельно  допу-стимый уровень напряженности  ЭСП Епред равен 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется. В диапазоне напряженности 20...60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты (ч) 

tдоп = Е2 пред / Е2факт, 

где Ефакт–фактическое  значение напряженности ЭСП, кВ/м.

Допустимые уровни напряженности ЭСП и плотности  ионного потока для персонала  под-станций и ВЛ постоянного  тока ультравысокого напряжения установлены  СН № 6032–91.

Магнитные поля могут быть постоянными (ПМП) от искусственных  магнитных материалов и систем, импульсными (ИМП), инфранизко-частотными (с частотой до 50 Гц), переменными (ПеМП). Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия  магнитного поля (МП) на работающих зависит  от максимальной напряженности его  в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусствен-ного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отноше-нию к МП и режима труда. Каких-либо субъективных воздействий ПМП не вызывают. При дей-ствии ПеМП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так называемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

При постоянной работе в условиях хронического воздействия  МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций  нервной, сердечно-сосудистой и дыха-тельной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящегося под непосредственным воздействием МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, в некоторых случаях развивается гиперкератоз (ороговелость).

В соответствии с СН 1742–77 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20...25 А/м, что не представляет опасности для человека.

Большую часть  спектра неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны (3 Гц...3000 ГГц), меньшую часть –колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения). В зависимости от частоты падающего электромагнитного излучения ткани организмов проявляют различные электрические свойства и ведут себя как про-водник или как диэлектрик.

С учетом радиофизических  характеристик условно выделяют пять диапазонов частот: от единиц до нескольких тысяч Гц, от нескольких тысяч до 30 МГц, 30 МГц... 10 ГГц, 10 ГГц...200 ГГц и 200 ГГц...3000 ГГц.

Действующим началом колебаний первого диапазона являются протекающие токи соответ-ствующей частоты через тело как хороший проводник; для второго диапазона характерно быстрое убывание с уменьшением частоты поглощения энергии, а следовательно, и поглощенной мощно-сти; особенностью третьего диапазона является «резонансное» поглощение. У человека такой ха-рактер поглощения возникает при действии ЭМИ с частотой, близкой к 70 МГц; для четвертого и пятого диапазонов характерно максимальное поглощение энергии поверхностными тканями, пре-имущественно кожей.

В целом по всему  спектру поглощение энергии ЭМИ  зависит от частоты колебаний, элек-трических  и магнитных свойств среды. При  одинаковых значениях напряженности  поля коэффи-циент поглощения в тканях с высоким содержанием воды примерно в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием. С увеличением длины волны глубина проникновения электромагнитных волн возрастает; различие диэлектрических свойств тканей приводит к неравномерности их нагре-ва, возникновению макро- и микротепловых эффектов со значительным перепадом температур.

В зависимости  от места и условий воздействия  ЭМИ различают четыре вида облучения: профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечеб-ных целях, а по характеру облучения – общее и местное.

Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяются плотностью потока энер-гии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный), размером облучаемой поверхности, индивидуальными особенностями организма, наличием сопутствующих факторов (повышенная температура окружающего воздуха, свыше 28 °С, наличие рентгеновского излучения). Наряду с интенсивностно-временными парамет-рами воздействия имеют значение режимы модуляции (амплитудный, частотный или смешанный) и условия облучения. Установлено, что относительная биологическая активность импульсных из-лучений выше непрерывных.

Биологические эффекты от воздействия ЭМИ могут  проявляться в различной форме: от не-значительных функциональных сдвигов до нарушений, свидетельствующих о развитии явной па-тологии. Следствием поглощения энергии ЭМП является тепловой эффект. Избыточная теплота, выделяющаяся в организме человека, отводится путем увеличения нагрузки на механизм терморе-гуляции; начиная с определенного предела организм не справляется с отводом теплоты от отдель-ных органов и температура их может повышаться. Воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте), причем развитие катаракты является одним из немногих специфических поражений, вызываемых ЭМИ радиочастот в диапазоне 300 МГц...300 ГГц при плотности потока энергии (ППЭ) свыше 10 мВт/см2. Помимо катаракты при воздействии ЭМИ возможны ожоги роговицы.

Для длительного  действия ЭМИ различных диапазонов длин волн при умеренной интенсивности (выше ПДУ) характерным считают развитие функциональных расстройств в ЦНС с нерезко выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов и состава крови. В связи с этим могут появиться головные боли, повышение или понижение давления, урежение пульса, изменение проводимости в сердечной мышце, нервно-психические расстройства, быстрое развитие утомления. Возможны трофические нарушения: выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела. Наблюдаются изменения возбудимости обонятельного, зрительного и вестибулярного анализаторов. На ранней стадии изменения носят обратимый характер, при продолжающемся воздействии ЭМИ происходит стойкое снижение работоспособности.

В пределах радиоволнового диапазона доказана наибольшая биологическая  активность микроволнового СВЧ-поля в  сравнении с ВЧ и УВЧ.

Острые нарушения  при воздействии ЭМИ (аварийные ситуации) сопровождаются сердеч-но-сосудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления.

Нормирование  ЭМИ радиочастотного диапазона  проводится по ГОСТ 12.1.006–84* и Са-нитарным правилам и норам СанПиН 2.2.4/2.1.8.055–96. В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку.

В диапазоне  частот 60 кГц...300 МГц интенсивность  электромагнитного поля выражается предельно допустимой напряженностью Епд электрического и Нпд магнитного полей. Помимо напряженности нормируемым значением является предельно допустимая энергетическая нагрузка электрического ЭНЕ и магнитного ЭНн полей. Энергетическая нагрузка, создаваемая электрическим полем, равна ЭНЕ= Е2Т, магнитным –ЭНН= Н2T (где Т–время воздействия, ч).

Предельно допустимые значения Е и Н в диапазоне  частот 60 кГц...300 МГц на рабочих ме-стах персонала устанавливают исходя из допустимой энергетической нагрузки и времени воздей-ствия

В диапазоне  частот 300 МГц...300 ГГц интенсивность ЭМИ характеризуется плотностью потока энергии (ППЭ); энергетическая нагрузка представляет собой произведение плотности пото-ка энергии поля на время его воздействия Энппэ= ППЭ Т.

Предельно допустимые значения ППЭ электромагнитного поля 

ППЭпд = kЭНппэпд/Т, 

где k - коэффициент  ослабления биологической эффективности, равный: 1 –для всех случаев воз-действия, исключая облучение от вращающихся  и сканирующих антен; 10 – для  случаев облучения от вращающихся  и сканирующих антенн; ЭНппэпд – предельно допустимая энергетическая нагрузка, равная 2 Вт·ч/м; Т–время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

Во всех случаях  максимальное значение ППЭпд не должно превышать 10 Вт/м2, а при ло-кальном  облучении кистей рук 50 Вт/м2.

Установлены предельно допустимые уровни ЭМИ, создаваемого телевизионными установ-ками в диапазоне частот 48,4...300 МГц (СанПиН 42-128-4262–87).

Инфракрасное  излучение (ИК) – часть электромагнитного  спектра с длиной волны λ = 780 нм...1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. С учетом особенностей биологического действия ИК-диапазон спектра подразделяют на три области: ИК-А (780...1400 нм), ИК-В (1400...3000 нм) и ИК-С (3000 нм...1000 мкм). Наиболее активно коротковол-новое ИК-излучение, так как оно обладает наибольшей энергией фотонов, способно глубоко про-никать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. Например, интенсивность 70 Вт/м2 при длине волны λ = 1500 нм уже дает повреждающий эффект вследствие специфического воздействия лучистой теплоты (в отличие от конвекционной) на структурные эле-менты клеток тканей, на белковые молекулы с образованием биологически активных веществ.