Спектр диапазонов электромагнитных излучений

Электромагнитное излучение характеризуется длиной волны, напряженностью магнитного (Н) и электрического (Е) полей

(2.6.11)

где: с₁ - скорость распространения радиоволн, равная скорости распространения света: 300000 км/с = 3х10⁸м/с; Т- период колебания, с; f - частота колебания, Гц.

Область распространения ЭМП от источника условно разделяют на три зоны: ближнюю (зону индукции), промежуточную (зону интерференции), и дальнюю (волновую или зону излучения).

Это пространство считается зоной облучения. Если рабочее место расположено в зоне индукции, работающий будет подвергаться воздействию периодически меняющихся электрического и магнитного полей, и их интенсивность будет определяться соответственно величинами Е и Н. В зоне индукции между Е и Н существует произвольное соотношение в зависимости от вида электромагнитного излучения (ЭМИ).

Зона индукции (зона формирования) простирается на расстояние

(2.6.12)

Очевидно в ближайшей зоне (индукции) находятся рабочая зона установок с НЧ, СЧ, ВЧ и УВЧ. Поэтому в них контроль проводится по измерению параметров Е и Н. (в этой зоне и промежуточной зоне электромагнитная волна еще не сформирована).

Зона излучения (волновая зона) простирается на расстояние R>λ/(2П). В волновой зоне существует соотношение Е=377 Н.

А в дальней зоне (излучения) находятся рабочие места с источниками электромагнитного излучения с длиной волны менее 1м СВЧ. В этой зоне электромагнитная волна уже сформировалась, поэтому ЭМИ оценивается не по величинам Е и Н, а по плотности потока энергии (ППЭ), который проходит в 1 с через 1 м2 поверхности перпендикулярной направлению распространения волн (Вт/ м2).

Влияние электромагнитных полей радиочастот на организм человека. Степень влияния ЭМП на организм человека зависит от интенсивности поля, характера диапазона частот, продолжительности нахождения человека в опасной зоне облучения. Пренебрежительное отношение людей к опасности облучения обусловлено недооценкой или незнанием опасности облучения, отсутствием быстрого появления отрицательных последствий для организма и неспособностью органов чувств обнаруживать облучение.

Длительное воздействие электромагнитных излучений низкой частоты вызывает функциональное нарушение центральной нервной системы, изменения в составе крови, сердечно - сосудистой системы (особенно при высокой напряженности ЭМИ).

Высокочастотное излучение вызывает в организме изменение условно - рефлекторной деятельности (торможение условных и безусловных рефлексов), падение кровяного давления, снижение пульса. Постоянное воздействие облучения может привести к стойким функциональным изменениям в нервной и сердечно - сосудистой системах.

При попадании человека в зону облучения, энергия магнитного поля частично поглощается его телом. Под действием высокочастотных полей в тканях возникают высокочастотные токи, сопровождающиеся тепловым эффектом. Электромагнитные поля при длительном воздействии могут вызывать повышенную утомляемость, раздражительность, головную боль, нарушение сна, понижение кровяного давления, изменение температуры тела и другие явления, связанные с расстройством центральной нервной и сердечно - сосудистой систем. Поля СВЧ, особенно сантиметрового и миллиметрового диапазонов, кроме того, вызывают изменения в крови, помутнение хрусталика (катаракта), ухудшение обоняния, а в отдельных случаях наблюдаются выпадение волос, ломкость ногтей и т.п.

Функциональные сдвиги, вызванные воздействием электромагнитных полей после прекращения облучения обратимы. При этом следует учитывать, что обратимость функциональных сдвигов не беспредельна. Она определяется интенсивностью облучения, продолжительностью воздействия, а также индивидуальными особенностями организма. Поэтому профилактика профессиональных заболеваний должна включать, наряду с разработкой технических средств защиты, организационные мероприятия. Одной из основных проблем является защита работников на их рабочих местах.

Гигиеническое нормирование электромагнитных излучений. Гигиеническим критерием безопасного пребывания человека в электромагнитном поле промышленной частоты(50 Гц) с напряжением 400 кВ и более принята напряженность электрического поля (Е). Нормируется, при этом, время пребывания человека в зависимости от напряженности электрического поля. В соответствии с ГОСТ 12.002-84 «Электрические поля промышленной частоты»: предельно допустимый уровень (ПДУ) напряженности Е устанавливается равным 25 кВ/м; пребывание в зоне с напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты запрещено. В таблице 2.6.5. приведено время безопасного пребывания людей в электрическом поле.

Таблица. 2.6.5.

Время безопасного пребывания людей в зоне электромагнитных полей

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано единовременно и по частям в течение рабочего дня. В остальное время Е не должно превышать 5 кВ/м.

Напряженность постоянных магнитных полей на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. А ПДУ напряженности электростатических полей составляет 60 кВ/м в течение одного часа.

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

В диапазоне частот 60 кГц … 300 МГц нормируются напряженности электрической и магнитной составляющих, электромагнитных излучений.

Согласно ГОСТ 12.1.006-84 «ССБТ электромагнитного поля радиочастот. Общие требования безопасности» напряженность ЭМП на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала не должна превышать значений приведенных в табл. 2.6.6

В диапазоне частот 300МГц - 300 ГГц нормируется плотность потока энергии (ППЭ) электрического поля. Предельную плотность потока энергии ЭМП радиочастот 300МГц-300ГГц на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного с воздействием ЭМП, устанавливают исходя из допустимого значения энергетической нагрузки на организм и времени пребывания в зоне облучения. Во всех случаях она не должна превышать 10 Вт/м. кв., а при наличии рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 28 С) – 1 Вт/м. кв. (Гост 12.1.006 - 84).

Приведенные значения ПДУ напряженности электрического поля в табл. 2.6.6. не распространяются на радио – и теле излучения (нормируются отдельно).

Таблица 2.6.6.

Предельнодопустимые уровни напряженности электромагнитного поля (радиочастотный диапазон) при продолжительности воздействия 8 ч.

Защита от воздействия ЭМП - радиочастот. Основными способами защиты от воздействия ЭМП – радиочастот являются: уменьшение интенсивности облучения, экранирование рабочего места или удаление его от источника облучения, применение средств индивидуальной защиты. На практике может применяться один или одновременно несколько методов защиты.

Источники излучения или рабочие места экранируют металлическими камерами или щитами, покрытыми поглощающими материалами или сделанными из ферритового поглощающего материала, а также мягкими экранами из специальных тканей, обладающих экранирующими свойствами. Применение различных экранирующих устройств является надежной защитой от электромагнитного излучения. Действие всех применяемых в настоящее время защитных материалов основано на их способности отражения или поглощения излучения. К отражающим материалам относятся любые обладающие высокой токопроводимостью материалы, например металлы. Однако эти материалы обладают и отрицательным свойством: в некоторых случаях возможно образование отраженных электромагнитных полей, которые могут усилить облучение.

Степень ослабления напряженности электромагнитного поля за счет экранирования выражается величиной эффективности экранирования, она показывает, во сколько раз уменьшается напряженность поля на данном участке при экранировании его источника:

(2.6.13)

где Э – эффективность экранирования; Ео – напряженность поля до экранирования; Еэ – напряженность поля после экранирования.

Сплошные металлические экраны обеспечивают в СВЧ – диапазоне надежное экранирование при любых практически встречающихся интенсивностях. Сетчатые экраны обладают худшими экранирующими свойствами, но широко используются, когда достаточно ослабления мощности до 1000 раз. Удаление рабочего места от источника облучения – одно из средств снижения интенсивности облучения людей на предприятии. Оно реализуется благодаря дистанционному управлению и автоматизированному контролю, определению границы опасной зоны, где прогноз потока мощности (ППМ) может превышать предельно допустимые значения, определяются при работе аппаратуры в режиме максимальной мощности излучения. По границам зон с ППМ, превышающей ПДУ, следует установить предупредительные знаки: «Не входить! Опасно!».

Ориентировочное расстояние от источника излучения, на котором ППМ не превышает ПДУ, можно определить по формуле:

(2.6.14)

где Rн – искомое расстояние, м; R – расстояние, на котором производились измерения, м; Р – измеренная ППМ, мкВт/см²; Рдоп – допустимая ППМ, мкВт/см².

Снижение интенсивности электромагнитных полей в рабочей зоне может быть достигнуто экранированием источников облучения сплошными металлическими и сетчатыми экранами. Интенсивность облучения, возможно снизить также с помощью поглощающих покрытий, часто в качестве материала экрана применяют фольгу.

В качестве защитных покрытий применяют резиновые коврики с коническими шипами, магнитоэлектрические пластины с покрытием на основе поролона ВРМП, поглощающие электромагнитную энергию соответственно в диапазоне 0,8 – 10,6 см, и т.п.

Для снижения вредного влияния ЭМП на работающих важное место занимает установление рационального режима труда и отдыха и применение средств индивидуальной защиты (СИЗ).

В качестве СИЗ применяется спецодежда, которая изготовлена из металлической ткани (комбинезоны, халаты, передники, куртки с капюшонами с вмонтированными в них защитными очками). При интенсивном излучении более 10 Вт/см2 применение защитных очков обязательно, даже, при кратковременных работах. Применяются специальные очки: типа ОРЗ-5 (стекла которых покрыты слоем полупроводника из оксида олова – ослабление мощности в диапазоне волн 0,8 …..150см более чем в 1000 раз), сетчатые очки в виде полумаски с числом ячеек 186-560 на см ² при диаметре проволоки 0,07- 0,14 мм.

Следует учесть, что применение СИЗ (металлизированная среда) повышает электроопасность.