Является источниками достаточно мощных эмп. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека. Возможные биологические эффекты

Современный человек живет в окружении огромного количества объектов, которые являются источниками электромагнитного излучения. О том, какие виды излучения наиболее опасны и как защититься от опасного воздействия, рассказывает заместитель гендиректора ННПО им. Фрунзе, входящего в КРЭТ, Илья Аверин.

Электромагнитные поля (ЭМП) являются неотъемлемой частью среды обитания человека в современном мире. По степени взаимодействия с человеком их можно разделить на поля естественного происхождения и искусственные поля антропогенного происхождения, как результат деятельности человека.

К естественным, как правило, относят электрическое и магнитное поле Земли, космические источники радиоволн, атмосферное электричество: разряды молний, колебания зарядов в ионосфере. Являясь постоянно действующим экологическим фактором, эти поля во многом определяют эволюционные процессы биосферы Земли, в том числе и человека. Например, резонансные частоты Шумана – явление образования стоячих электромагнитных волн низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой, вызванных грозовыми разрядами, – коррелируют с ритмами работы мозга человека.

Уровень ЭМП от искусственных источников излучения в местах их интенсивного использования может значительно превышать естественное фоновое излучение, более чем 1000 раз.

Как правило, в своей повседневной деятельности человек имеет дело с радиочастотными полями, которые являются частью электромагнитного спектра. В рамках изучения воздействия ЭМП на человека такие поля лежат в диапазоне частот от 300 Гц до 300 ГГц.

К обычным источникам искусственных радиочастотных полей относят: мониторы и видеодисплеи (3–30 кГц), радиосвязь и радиовещание (30 кГц – 3 МГц), промышленные индукционные нагреватели, РЧ-аппараты для термосварки, аппаратура для медицинской диатермии (30 кГц – 30 МГц), ЧМ-радиовещание (30–300 МГц), телевещание, мобильные телефоны, микроволновые печи, аппаратура для медицинской диатермии (0,3–3 ГГц), радары, спутниковые линии связи, СВЧ-связь (3–30 ГГц), а также различное радиотехническое оборудование СВЧ- и КВЧ-диапазонов (3–300 ГГц).

Радиочастотные поля (РП) представляют собой неионизирующее излучение. В отличие от ионизирующих излучений (рентгеновских и гамма-лучей), они слабы, чтобы разорвать связи, удерживающие вместе молекулы в клетках. Однако радиочастотные поля могут оказывать различное воздействие на биологические системы, такие как клетки, растения, животные и человек. Характер этого воздействия зависит от частоты и напряженности поля.

Предельно допустимые уровни ЭМП определяются исходя из установленных значений энергетической экспозиции и времени воздействия. Для населения в качестве допустимого уровня, как правило, принимаются значения уровней ЭМП, которые при ежедневном воздействии для данного источника не вызывают отклонений в состоянии здоровья.

Современный человек живет в окружении огромного количества излучающих объектов, и каждому из нас необходимо знать, что опасно любое электромагнитное излучение независимо от его источника, при этом критерием опасности является превышение его уровня относительно норм, регламентированных санитарно-эпидемиологическим законодательством страны.

Данная нормативная база складывается из 18 нормативных документов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН), которые являются обязательными для исполнения на всей территории России. В частности, для контроля предельно допустимых норм ЭМИ в России существует более 18 нормативных документов по нормированию, методам измерений, санитарных норм и правил, а также около 19 методических указаний по порядку проведения измерений электромагнитных полей в зависимости от диапазона частот и типа излучающих устройств.

Государственные стандарты являются наиболее общими документами и содержат требования, нормы и правила, направленные на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Санитарные правила и нормы более подробно регламентируют гигиенические требования к конкретным ситуациям облучения и отдельным видам продукции. В ряде СанПиН установлены нормативы по воздействию ЭМП на население. Санитарные нормы, как правило, сопровождаются методическими указаниями по методам контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

В настоящее время нормативная база России и стран ЕС имеет тенденцию на сближение. В свое время в СССР нормирование ПДУ было гуманнее. Так, например, ранее в СВЧ-диапазоне допустимый уровень для населения нормировался не более 1 мкВт/кв. см, сейчас допустимый уровень увеличился до 10 мкВт/кв. см. Нормирование электромагнитного излучения за рубежом ведется исходя из повреждающего действия с учетом теплового рассеивания энергии электромагнитного поля в теле человека, забывая, например, о специфике мощных импульсных излучений малой длительности при их большой скважности, то есть при малых средних значениях. В отечественной практике есть достаточно много работ, указывающих на влияние электромагнитных полей более низких уровней.

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.

Источники электромагнитных полей. Электромагнитные поля в среде обитания человека создаются природными и искусственны­ми источниками. Природными источниками являются солнечные и космические излучения, магнитные свойства Земли, грозовые разряды и другие.

Антропогенные источники электромагнитных полей делятся на две группы:

1-я группа - источники, генерирующие статические электри­ческие и магнитные поля, а также крайне низкие и сверхнизкие частоты, к которым относятся все средства выработки, передачи и распределения электроэнергии - электростанции, оборудование и электротехнические устройства передачи, распределения и использования электроэнергии (в том числе линии электропередач постоянного и переменного тока промышленной частоты - 50 Гц).

2-я группа - источники, генерирующие электромагнитные поля в радиочастотном диапазоне, в том числе и микроволновом - от 300 МГц до 300 ГГц (радио- и телевизионные передатчики, ра­диолокационные станции, телекоммуникационное оборудование и связанные с ними устройства, такие как мобильные телефоны, станции радиорелейной связи и спутниковой связи, системы локации и навигации, телевизоры, компьютеры и другое оборудо­вание).

С эколого-медицинских позиций, электромагнитные поля мож­но разделить на четыре основных вида - электростатические, постоянные магнитные, промышленной частоты и радиочастот­ного диапазона. Проблема воздействия на здоровье электростати­ческих полей затрагивает преимущественно работающий персо­нал, но и в современном жилище, отделанном синтетическими материалами, оснащенном телевизорами и персональными ком­пьютерами, возможно повышение уровня напряженности элек­тромагнитного поля.

Проблема воздействия постоянных электромагнитных полей актуальна для работников установок ядерно-магнитного резонан­са, магнитных сепараторов и другого оборудования, в котором использованы постоянные магниты.

Наиболее существенными источниками электромагнитных по­лей являются широко распространенные радио-, телевизионные и радиолокационные станции и высоковольтные линии электро­передач. Эксплуатация этих объектов сопровождается поступле­нием в окружающую среду электромагнитных излучений в широ­ком диапазоне частот - от 50 Гц до 300 ГГц. В городах России постоянно увеличивается число передатчиков на башнях телецент­ров, находящихся в черте жилой застройки в крупных городах. Кроме того, появляются независимые станции радио- и телеве­щания, причем в ряде случаев уровень напряженности электро­магнитных полей вокруг них не отвечает санитарно-гигиениче­ским требованиям. Это может существенно осложнить электро­магнитную обстановку в прилегающих жилых районах. В после­дние годы широкое распространение получили такие источники электромагнитных полей, как видеодисплейные терминалы и ра­диотелефоны, системы мобильной связи.

Гигиеническое нормирование. Частота электромагнитного поля выражается в герцах (Гц). Основными количественными характе­ристиками электромагнитного поля в диапазоне от долей Гц до 300 мГц являются электрическая напряженностьЕ (В/м) и маг­нитная напряженность #(А/м). В диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц интенсивность электромагнитного излучения оценивают плотностью потока энергии, единицей измерения которой явля­ется Вт/м 2 . В случае низких и крайне низких частот используют также размерность в теслах (Тл), одна миллионная часть которой соответствует 1,25 А/м.

Гигиенические регламенты на электромагнитные поля были установлены на основании:

Обнаружения, измерения (мониторинга) и установления ос­новных закономерностей их изменения в пространстве и времени в сочетании с другими факторами окружающей среды;установления характера и степени их биологического дей­ствия в экспериментах на животных и в ходе наблюдения за людьми;

Нормирования электромагнитных полей различных частот, т.е, научного обоснования допустимых уровней их выраженности н окружающей среде» нормализации, т.е. разработки и внедрения технических, тех­нологических, планировочных и иных мероприятий по ограниче­нию электромагнитного облучения людей;

Прогнозирования электромагнитной обстановки на перспек­тиву.

Длительное изучение биологических эффектов воздействия электромагнитных полей на здоровье населения СССР привело к созданию первых в мире санитарных норм и правил размещения радио-, телевизионных и радиолокационных станций. В дальней­шем эти нормы были усовершенствованы, и в настоящее время основным нормативным документом РФ, регламентирующим до­пустимые уровни воздействия электромагнитных полей, являются Санитарные нормы и правила СанПиН 2.2.4/2.1.8.055 - 96 «Элек­тромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМП РЧ)». В этом документе ПДУ напряженности электрического поля нор­мируются в зависимости от диапазона частот. ПДУ напряженнос­ти магнитных полей для населения пока не установлены.

В целях защиты населения от воздействия электромагнитных полей вокруг линий электропередач устанавливают специальные охранные зоны, в которых запрещается размещать жилые здания, стоянки и остановки всех видов транспорта, устраивать места от­дыха, спортивные и игровые площадки. Вокруг радиолокацион­ных станций, антенных полей, мощных радиопередатчиков со­здают защитные зоны, размеры и конфигурация которых опреде­ляются параметрами оборудования и рельефом местности.

Препятствиями на пути совершенствования гигиенических нор­мативов, как считает Г.А.Суворов с соавт. (1998), являются недо­статочная изученность биологических эффектов, вызываемых элек­тромагнитным фактором, зависимость их от физических парамет­ров облучения, отсутствие данных о первичных механизмах взаи­модействия электромагнитных полей различных частотных диапа­зонов с тканями организма и о поглощении и распределении энер­гии в биосредах.

В местах размещения передающих радиостанций, телецентров, ретрансляторов и радиолокаторов интенсивность электромагнит­ных полей в зависимости от мощности радиопередающего объек­та и расстояния до антенны в диапазоне коротких волн (КВ) ко­леблется в пределах от 0,5 до 75 В/м, в диапазоне ультракоротких волн (УКВ) - от 0,1 до 8 В/м, а в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ) - от 0,5 до 50 мкВт/см 2 . На распространение электромаг­нитных волн существенное влияние оказывают характер рельефа,

покров поверхности земли, размещение на ней крупных объектов. В местах установки передающих КВ радиостанций на расстоянии 20-800 м от антенны напряженность поля колеблется в пределах 0,1-70,0 В/м, а вблизи средневолновых (СВ) радиостанций - от 5 до 40 В/м ->на расстоянии 100- 1000 м. В определенных услови­ях электрическая напряженность даже на удалений нескольких ки­лометров может достигать десятков В/м. В зависимости от режима работы того или иного радиотехнического объекта длительность воздействия электромагнитного поля на население может состав­лять 12 - 20 ч/сут и более.

Напряженность электромагнитного поля внутри помещения зависит также от ориентации соответствующего здания по отноше­нию к источнику излучения, материала строительных конструк­ций и т.д. Так, в кирпичном доме напряженность в 5 раз ниже, чем на открытом пространстве, а в доме из железобетонных панелей - ь 20 раз. Наибольшая напряженность поля в УКВ (телевизионном) диапазоне (0,2 - 6,0 В/м) наблюдается в радиусе 100-1500 м от передающих антенных систем, причем максимум отмечается на расстоянии 300 м.

Наряду с радиотехническими объектами значимыми источни­ками электромагнитных полей являются высоковольтные воздуш­ные линии электропередач, излучающие электромагнитные вол­ны низкой (промышленной) частоты - 50 Гц. Фактическая на­пряженность электрического поля под линиями электропередач может колебаться в широких пределах, достигая в некоторых случаях 10- 14 кВ/м. Заземленные металлические опоры дают вы­раженный экранирующий эффект, в связи с чем в непосредствен­ной близости от них напряженность поля снижается в 3 - 5 раз. Зона распространения электромагнитных полей от линий электропередач не превышает нескольких десятков метров, однако при большой протяженности линий вдоль них у поверхности земли создаются огромные площади с высокой напряженностью поля.

Нормативом, регламентирующим уровень напряженности элек­тростатического поля для населения, является «Санитарно-гиги­енический контроль полимерных строительных материалов, пред­назначенных для применения в строительстве жилых и обществен­ных зданий» № 2158-80, согласно которому предельно допусти­мая частота электростатических полей составляет 15 кВ/м. Анало­гичные уровни напряженности электростатических полей установ­лены стандартами США и западноевропейских стран.

Влияние на здоровье населения. Действие электромагнитных полей проявляется многообразно и характер его определяется ча­стотой поля. Почти каждый человек в мире подвергается влиянию электромагнитных полей различной частоты в диапазоне от 0 до 300 ГГц. Электромагнитные поля являются факторами риска раз­вития сердечно-сосудистых, нервно-психических, онкологических и некоторых других заболеваний. Экспериментальные исследова­ния по определению воздействия электромагнитных полей промышленной частоты позволили выявить широкий спектр нарушений здоровья у животных. Более 20 лет тому назад было установлено их влияние на поведение, память, функции гемато-энцефалического барьера, условно-рефлекторную и иные виды деятельности животных. Их воздействие сказывалось на развитии эмбрионов животных, при этомфиксировалось учащение пороков развития. Исследовали также и канцерогенное действие полей.

Влияние электромагнитных полей промышленной частоты генерируемых вблизи линий электропередач, подстанций, трансформаторов, под контактной сетью железных дорог, на здоровье людей пока изучено недостаточно. Согласно некоторым существующим гипотезам они являются факторами риска развития злокачественных новообразованийболезней Альцгеймера и Паркинсона, нарушений памяти и других изменений, однако результаты эпидемиологических исследований неоднозначны.

В России эпидемиологические исследования поопенке влияния электромагнитных полей на здоровье населения единичны. Ретроспективный когортый метод, суть которого заключается длительном прослеживании а когортой лиц, проживающих вблизи I энергетических объектов, ! выявил статистически достоверного повышения стандартизованного относительного риска.

Пребывание в зоне влияния электромагнитных полей может вызвать определенные изменения состояния здоровья детей. В зависимости от времени пребывания в зоне излучения у них наблюдались отклонения в массе росте и окружности грудной клетки. Развитие костной систем вначале несколько задерживалось, а затем за счет ускорения процессов окостенения даже опережало соответствующие пронесет у детей контрольной группы. Сроки полового созревания оказались меньше, чем в контрольной группе, несколько понижении было и содержание гормона роста. Были выявлены тенденции угнетению кислотообразующей функции желудка, снижению функции коры надпочечников. По мнению М.В.Захарченко, В.1шкитиной и В.Лютого (1998) обнаруженные отклонения нельзя рассматривать только как проявление адаптивных реакций, они могут быть свидетельством достаточно глубоких изменений в организме под влиянием полей СВЧ.

Электромагнитные поля промышленной частоты могут оказы­вать определенное влияние развитие новообразований молочной железы, нейродегеративных болезней и нервно-психических расстройств.

Электромагнитные поля сотовой связи. В последние годы в России интенсивно развиваются системы сотовой телефонной радиосвязи, и более 1 млн. чел. пользуются ею. Электромагнитные поля, создаваемые средствами мобильной связи, представляютопределенную опасность для здоровья человека, так как источник излучения приближен к голове пользователя. При работе со­тового телефона головной мозг и периферические рецепторные юны вестибулярного и слухового анализаторов, а также сетчатка лаза подвергаются воздействию электромагнитных полей опре­деленной частоты и Модуляции при разлитом глубинном рас­пределении и величине поглощенной энергии с неопределенной периодичностью и общей длительностью воздействия. Количество поглощенной мозгом энергии при работе сотового телефона мо­жет колебаться в некотором диапазоне в зависимости от мощнос­ти аппаратуры, несущей частоты и других факторов. В различных странах мира с привлечением добровольцевпроводят исследова­ния по определению влияния электромагнитных полей сотовых телефонов на здоровье. Есть результаты, свидетельствующие о на­личии изменений биоэлектрической активности головного моз­га, некотором снижении познавательной деятельности (ухудше­ние памяти, концентрации внимания), нарушении зрения. Ста­тистически достоверные данные о развитии возможных отдален­ных последствий у пользователей сотовых телефонов в настоящее время отсутствуют. МАИР приступило к приведению многоцент­рового исследования по оценке возможного развития рака мозга и слюнной железы, а также лейкемии у пользователей сотового те­лефона в различных странах мира.

Российский национальной комитет по защите от неионизирующихизлучений придерживается предупредительной концепции, зак­лючающейся в ограничении телефонной связи. Детям до 16 лет не рекомендуется пользоваться мобильными телефонами. Беременные женщины и лица, страдающие эпилепсией неврастенией, психо­патией и психастенией, должны ограничивать продолжительность одного разговора до 3 мин.

Электромагнитными полями пронизано все окружающее пространство.

Существуют естественные и техногенные источники электромагнитных полей.

Естественные источники электромагнитного поля:

• атмосферное электричество;
• радиоизлучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной);
• электрическое и магнитное поля Земли.

Источниками техногенных электромагнитных полей являются различная передающая аппаратура, коммутаторы, разделительные высокочастотные фильтры, антенные системы, промышленные установки, снабженные высокочастотными (ВЧ), ультравысокочастотными (УВЧ) и сверхвысокочастотными (СВЧ) генераторами.

Источники электромагнитных полей на производстве

К источникам ЭМП на производстве относятся две большие группы источников:

Опасное воздействие на работающих могут оказывать:

• ЭМП радиочастот (60 кГц — 300 ГГц),
• электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц);
• электростатические поля.

Источниками волн радиочастотного диапазона являются прежде всего станции радио- и телевещания. Классификация радиочастот дана в табл. 1. Эффект радиоволн во многом зависит от особенностей их распространения. На него влияют характер рельефа и покрова поверхности Земли, крупные предметы и строения, расположенные на пути, и т.п. Лесные массивы и неровности рельефа поглощают и рассеивают радиоволны.

Таблица 1. Радиочастотный диапазон

Электростатические поля создаются в энергетических установках и при электротехнических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов). В промышленности электростатические поля 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.

Источники электрических полей

Любое электромагнитное явление, рассматриваемое в целом, характеризуется двумя сторонами — электрической и магнитной, между которыми существует тесная связь. Электромагнитное поле также имеет всегда две взаимосвязанные стороны — электрическое поле и магнитное поле.

Источником электрических полей промышленной частоты являются токоведущие части действующих электроустановок (линии электропередачи, индукторы, конденсаторы термических установок, фидерные линии, генераторы, трансформаторы, электромагниты, соленоиды, импульсные установки полупериодного или конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты и др.). Длительное воздействие электрического поля на организм человека может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем, что выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменении артериального давления и пульса.

Для электрического поля промышленной частоты в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 предельно допустимый уровень напряженности электрического поля, пребывание в котором не допускается без применения специальных средств защиты в течение всего рабочего дня, равен 5 кВ/м. В интервале свыше 5 кВ/м до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания Т (ч) определяется по формуле Т = 50/Е — 2, где Е — напряженность воздействующего поля в контролируемой зоне, кВ/м. При напряженности поля свыше 20 кВ/м до 25 кВ/м время пребывания персонала в поле не должно превышать 10 мин. Предельно допустимое значение напряженности электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м.

При необходимости определения предельно допустимой напряженности электрического поля при заданном времени пребывания в нем уровень напряженности в кВ/м вычисляется по формуле Е — 50/(Т + 2), где Т — время пребывания в электрическом поле, ч.

Основными видами средств коллективной защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты являются экранирующие устройства — составная часть электрической установки, предназначенная для защиты персонала в открытых распределительных устройствах и на воздушных линиях электропередачи (рис. 1).

Экранирующее устройство необходимо при осмотре оборудования и при оперативном переключении, наблюдении за производством работ. Конструктивно экранирующие устройства оформляются в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических канатов. прутков, сеток. Экранирующие устройства должны иметь антикоррозионное покрытие и заземлены.

Рис. 1. Экранирующий навес над проходом в здание

Для защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты используются также экранирующие костюмы, которые изготавливаются из специальной ткани с металлизированными нитями.

Источники электростатических полей

На предприятиях широко используют и получают вещества и материалы, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества.

Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. При этом на трущихся веществах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электричества.

Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в веществах называют электризацией.

Явление статической электризации наблюдается в следующих основных случаях:

• в потоке и при разбрызгивании жидкостей;
• в струе газа или пара;
• при соприкосновении и последующем удалении двух твердых
• разнородных тел (контактная электризация).

Разряд статического электричества возникает в том случае, когда напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха пробивное напряжение составляет 30 кВ/см.

У людей, работающих в зоне воздействия электростатического поля, отмечаются разнообразные расстройства: раздражительность, головная боль, нарушение сна, снижение аппетита и др.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены ГОСТ 12.1.045-84 «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» и Санитарно-гигиеническими нормами допустимой напряженности электростатического поля (ГН 1757-77).

Эти нормативные правовые акты распространяются на электростатические поля, создаваемые при эксплуатации электроустановок высокого напряжения постоянного тока и электризации диэлектрических материалов, и устанавливают допустимые уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах персонала, а также общие требования к проведению контроля и средствам защиты.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливаются в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей — 60 кВ/м в течение 1 ч.

При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.

В диапазоне напряженности от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в электростатическом поле без средств защиты зависит от конкретного уровня напряженности на рабочем месте.

Меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов статического электричества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия. Основные меры защиты:

• предотвращение накопления зарядов на электропроводящих частях оборудования, что достигается заземлением оборудования и коммуникаций, на которых могут появиться заряды (аппараты, резервуары, трубопроводы, транспортеры, сливоналивные устройства, эстакады и т.п.);
• уменьшение электрического сопротивления перерабатываемых веществ;
• применение нейтрализаторов статического электричества, создающих вблизи наэлектризованных поверхностей положительные и отрицательные ионы. Ионы, несущие заряд, противоположный заряду поверхности, притягиваются к ней, и нейтрализуют заряд. По принципу действия нейтрализаторы разделяют на следующие типы: коронного разряда (индукционные и высоковольтные), радиоизотопные , действие которых основано на ионизации воздуха альфа-излучением плутония-239 и бета-излучением прометия-147, аэродинамические , представляющие собой камеру-расширитель, в которой с помощью ионизирующего излучения или коронного разряда генерируются ионы, которые затем воздушным потоком подаются к месту образования зарядов статического электричества;
• снижение интенсивности зарядов статического электричества. Достигается соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидкостей от примесей;
• отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях. Достигается обеспечением работающих токопроводящей обувью и антистатическими халатами, устройством электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок. заземлением ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов.

Источники магнитного поля

Магнитные поля (МП) промышленной частоты возникают вокруг любых электроустановок и токопроводов промышленной частоты. Чем больше сила тока, тем выше интенсивность магнитного поля.

Магнитные поля могут быть постоянными, импульсными, инфранизкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными. Действие МП может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия МП зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. Каких-либо субъективных воздействий постоянные МП не вызывают. При действии переменных МП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так называемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

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

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.

Источники электромагнитного излучения

Источниками электромагнитных излучений в широком диапазоне частот (сверх- и ифранизкочастотном, радиочастотном, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском — табл. 2) являются мощные радиостанции, антенны, генераторы сверхвысоких частот, установки индукционного и диэлектрического нагрева, радары, лазеры, измерительные и контролирующие устройства, исследовательские установки, медицинские высокочастотные приборы и устройства, персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ), видеодисплейные терминалы на электронно-лучевых трубках, используемые как в промышленности, научных исследованиях, так и в быту.

Источниками повышенной опасности с точки зрения электромагнитных излучений являются также микроволновые печи, телевизоры, мобильные и радиотелефоны.

Таблица 2. Спектр электромагнитных излучений

Низкочастотные излучения

Источниками низкочастотных излучений являются системы производства. передачи и распределения электроэнергии (электростанции, трансформаторные подстанции, системы и линии электропередачи), электросети жилых и административных зданий, транспорт, работающий на электроприводе, и его инфраструктура.

При длительном воздействии низкочастотного излучения могут появиться головные боли, изменение артериального давления, развиваться утомление, наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела, стойкое снижение работоспособности.

Для защиты от низкочастотного излучения экранируют либо источники излучения (рис. 2), либо зоны, где может находиться человек.

Рис. 2. Экранирование: а — индуктора; б — конденсатора

Источники радиочастотного излучения

Источником ЭМП радиочастот являются:

• в диапазоне 60 кГц — 3 МГц — неэкранированные элементы оборудования для индукционной обработки металла (закачка, отжиг, плавка, пайка, сварка и т.д.) и других материалов, а также оборудования и приборов, применяемых в радиосвязи и радиовещании;
• в диапазоне 3 МГц — 300 МГц — неэкранированные элементы оборудования и приборов, применяемых в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, а также оборудования для нагрева диэлектриков;
• в диапазоне 300 МГц — 300 ГГц — неэкранированные элементы оборудования и приборов, применяемых в радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, физиотерапии и т.п. Длительное воздействие радиоволн на различные системы организма человека вызывают разные последствия.

Наиболее характерными при воздействии радиоволн всех диапазонов являются отклонения в ЦНС и сердечно-сосудистой системе человека. Субъективные жалобы — частая головная боль, сонливость или бессонница, утомляемость, слабость, повышенная потливость, снижение памяти, рассеянность, головокружение, потемнение в глазах, беспричинное чувство тревоги, страха и др.

Влияние электромагнитного поля средневолнового диапазона при длительном воздействии на проявляется в возбудительных процессах, нарушении положительных рефлексов. Отмечают изменения в крови, вплоть до лейкоцитоза. Установлены нарушение функции печени, дистрофические изменения в головном мозге, внутренних органах и половой системе.

Электромагнитное поле коротковолнового диапазона провоцирует изменения в коре надпочечников, сердечно-сосудистой системе, биоэлектрических процессах коры головного мозга.

ЭМП УКВ диапазона вызывает функциональные изменения в нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других системах организма.

Степень опасности влияния на человека СВЧ-излучения зависит от мощности источника электромагнитных излучений, режима работы излучателей, конструктивных особенностей излучающего устройства, параметров ЭМП, плотности потока энергии, напряженности поля, времени воздействия, размера облучаемой поверхности, индивидуальных свойств человека, расположения рабочих мест и эффективности защитных мероприятий.

Различают тепловое и биологическое воздействие СВЧ-излучения.

Тепловое воздействие является следствием поглощения энергии ЭМП СВЧ-излучения. Чем выше напряженность поля и больше время воздействия, тем сильнее проявляется тепловое воздействие. При плотности потока энергии W- 10 Вт/м 2 организм не справляется с отводом теплоты, температура тела повышается и начинаются необратимые процессы.

Биологическое (специфическое) воздействие проявляется в ослаблении биологической активности белковых структур, нарушении сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Это воздействие проявляется при интенсивности ЭМП менее теплового порога, который равен 10 Вт/м 2 .

Воздействие ЭМП СВЧ-излучения 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) и ожогам роговицы.

Для обеспечения безопасности работе источниками электромагнитных волн производится систематический контроль фактических нормируемых параметров на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала. Контроль осуществляется измерением напряженности электрического и магнитного поля, а также измерением плотности потока энергии.

Защита персонала от воздействия радиоволн применяется при всех видах работ, если условия работы не удовлетворяют требованиям норм. Эта защита осуществляется следующими способами:

• согласованные нагрузки и поглотители мощности, снижающие напряженность и плотность поля потока энергии электромагнитных волн;
• экранирование рабочего места и источника излучения;
• рациональное размещение оборудования в рабочем помещении;
• подбор рациональных режимов работы оборудования и режима труда персонала.

Наиболее эффективно использование согласованных нагрузок и поглотителей мощности (эквивалентов антенн) при изготовлении, настройке и проверке отдельных блоков и комплексов аппаратуры.

Эффективным средством защиты от воздействия электромагнитных излучений является экранирование источников излучения и рабочего места с помощью экранов, поглощающих или отражающих электромагнитную энергию. Выбор конструкции экранов зависит от характера технологического процесса, мощности источника, диапазона волн.

Для изготовления отражающих экранов используются материалы с высокой электропроводностью, например металлы (в виде сплошных стенок) или хлопчатобумажные ткани с металлической основой. Сплошные металлические экраны наиболее эффективны и уже при толщине 0,01 мм обеспечивают ослабление электромагнитного поля примерно на 50 дБ (в 100 000 раз).

Для изготовления поглощающих экранов применяются материалы с плохой электропроводностью. Поглощающие экраны изготавливаются в виде прессованных листов резины специального состава с коническими сплошными или полыми шипами, а также в виде пластин из пористой резины, наполненной карбонильным железом, с впрессованной металлической сеткой. Эти материалы приклеиваются на каркас или на поверхность излучающего оборудования.

Важное профилактическое мероприятие по защите от электромагнитного облучения — выполнение требований для размещения оборудования и для создания помещений, в которых находятся источники электромагнитного излучения.

Защита персонала от переоблучения может быть достигнута за счет размещения генераторов ВЧ, УВЧ и СВЧ, а также радиопередатчиков в специально предназначенных помещениях.

Экраны источников излучения и рабочих мест блокируются с отключающими устройствами, что позволяет исключить работу излучающего оборудования при открытом экране.

Допустимые уровни воздействия на работников и требования к проведению контроля на рабочих местах для электромагнитных полей радиочастот изложены в ГОСТ 12.1.006-84.