Неионизирующие электромагнитные излучения и поля, их влияние на организм.

К неионизирующим электромагнитным излучениям и полям принято относить электромагнитные излучения оптического и радиочастотного диапазона, а также – условно-статические электрические и постоянные магнитные поля.

Электромагнитные излучения (ЭМИ) распространяются в виде электромагнитных волн, характеризующих: длиной волны – λ(м), частотой колебаний (Гц) и скоростью распространения V (м/с). В свободном пространстве скорость распространения ЭМИ равна скорости света – С = 3 х 10⁸ м/с. Названные параметры связаны между собой соотношением

К данной группе факторов воздействия на организм относят:

· Неионизирующие электромагнитные излучения и поля естественного происхождения;

· Статические электрические поля;

· Постоянные магнитные поля;

· Электромагнитные излучения и поля промышленной частоты и радиочастотного диапазона;

· Лазерное излучение.

Воздействие на человека в условиях производства оказывают поля и излучения, названные в последних четырех позициях.

Неионизирующие излучения и поля естественного происхождения стали изучаться сравнительно недавно, и в последние десятилетия была убедительно доказана важная их роль в становлении жизни на Земле, ее последующем развитии и регуляции. В спектре естественных электромагнитных полей условно можно выделить несколько составляющих – постоянное магнитное поле Земли, или геомагнитное поле (ГМП), электростатическое поле и переменные электромагнитные поля диапазона частот от 10^-3 до 10¹² Гц.

Естественные электромагнитные поля, в том числе ГМП, могут оказывать на организм неоднозначное влияние. С одной стороны, геомагнитные возмущения рассматриваются как экологический фактор риска – оказывают десинхронизирующее влияние на биологические ритмы, модуляции функционального состояния мозга, способствуют возрастанию числа клинически тяжелых медицинских патологий (инфарктов миокарда, инсультов, дорожно-транспортных происшествий и аварий, в том числе авиационных). С другой стороны, установлена связь непериодических вариаций ГМП с циркадными, инфрадными и циркосептадными биологическими ритмами и взаимоотношениями между ними.

Неблагоприятное влияние на организм могут оказывать не только магнитные бури, но и фактор длительного пребывания человека в условиях ослабленных ЭМП, в том числе на ряде производств, где имеет место работа в экранированных помещениях и сооружениях. Работающие в таких условиях часто предъявляют жалобы на ухудшение самочувствия и состояния здоровья, что явилось основанием для возникновения нового направления гигиены – изучение действия гипогеомагнитного поля. Пониженный уровень геомагнитного поля может наблюдаться не только в экранированных сооружениях, но и в подземных сооружениях метрополитена (в 2-5 раз), в зданиях, выполненных из железобетонных конструкций (в 1,3-2,3 раза), в кабинах скоростных лифтов (в 15-19 раз), в салонах легковых автомобилей (в 1,5-3 раза) и т. д.

Установлено влияние гипогеомагнитных полей на ЦНС (дисбаланс основных нервных процессов, дистония мозговых сосудов, удлинение времени реакций), вегетативную нервную систему (лабильность пульса, артериального давления, нейроциркуляторная дистония гипертензивного типа, нарушение процесса реполяризации миокарда), иммунную систему (снижение общего числа Т-лимфоцитов, концентрации IgG и IgA, увеличение концентрации IgE).

Какие либо гигиенические рекомендации, регламентирующие воздействие ослабленных ГМП, отсутствуют. Считается, что оптимальным для человека является уровень ГМП, характерный для данной местности.

6.1. Статические электрические поля (СЭП). Представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока. Они достаточно широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения красок и полимерных материалов. Существует также целый ряд производств и технологических процессов по изготовлению, обработке и транспортировке диэлектрических материалов, при которых отмечается образование электростатических зарядов и полей, вызванных электризацией перерабатываемого продукта (текстильная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, химическая промышленность и др.).

Основными физическими параметрами СЭП являются напряженность поля и потенциал отдельных точек. СЭП определяется отношением силы, действующей на точечный заряд, к величине заряда и измеряется в вольтах на метр (В/м). Энергетические характеристики СЭП определяются потенциалами точек поля.

Выявляемые у работающих в условиях воздействия СЭП нарушения носят как правило функциональный характер и укладываются в рамки астеноневротического синдрома и вегетососудистой дистонии. Объективно обнаруживаются нерезко выраженные функциональные сдвиги, не имеющие каких-либо специфических проявлений. Предельно допустимая величина напряженности СЭП на рабочих местах устанавливается в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня. Предельно допустимая напряженность электростатического поля (Е_ngy) на рабочих местах не должна превышать при воздействии до 1 часа 60 кВ/м, а при более продолжительной работе определяется по формуле

E_ngy=

где, t- время в часах от 1 до 9.

6.2. Постоянные магнитные поля. Источниками постоянных магнитных полей (ПМП) на рабочих местах являются постоянные магниты, электромагниты, сильноточные системы постоянного тока (линии передачи постоянного тока, электромагнитные ванны и др.).

Постоянные магниты и электромагниты широко используются в приборостроении, в магнитных шайбах подъемных кранов, в магнитных сепараторах, в устройствах для магнитной обработки воды, в магнитогидродинамических генераторах (МГД), установках ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР), в физиотерапевтической практике.

Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются напряженность поля (Н), магнитный поток (Ф) и магнитная индукция (В). В системе СИ единицей измерения напряженности магнитного поля является ампер на метр (А/м) магнитного потока – Вебер (Вб), плотности магнитного потока (магнитной индукции) – тесла (Тл).

Уровни МПМ до 2 Тл не оказывают существенного влияния на организм. В то же время выявлены изменения в состоянии здоровья лиц, работающих с источниками ПМП. Чаще всего эти изменения проявляются в виде вегетодистоний, астеновегетативного и периферического вазовегетативног синдромов или их сочетания. Со стороны крови возможна тенденция к снижению количества эритроцитов и содержания гемоглобина, умеренный лимфо- и лейкоцитоз.

Напряженность ПМП на рабочих местах не должна превышать 8 кА/м (10 мТл). Допустимые уровни ПМП, рекомендованные Международным комитетом по неионизирующим излучениям (1991 г), дифференцированы по контингенту, месту воздействия и времени работы. Для профессионалов 0,2 Тл – при воздействии полный рабочий день (8часов); 2 Тл – при кратковременном воздействий на тело; 5 Тл – при кратковременном воздействии на руки. Для населения уровень непрерывного воздействия ПМП не должен превышать 0,01 Тл.

6.3. Электромагнитные излучения промышленной частоты и радиочастотного диапазона. К электромагнитным излучениям (ЭМП) радиочастотного диапазона – относятся ЭМП с частотой от 3 до 3*10¹² Гц (соответственно с длиной волны от 100 000 км до 0,1 мм). В соответствии с международным регламентом выделяется 12 частотных поддиапазонов в зависимости от длины волны и частоты.

Различают два наиболее часто встречающихся типа электромагнитных колебаний – гармоничные и модулированные.

При гармоничных колебаниях электрическая (Е) и магнитная (Н) составляющие изменяются по закону синуса или косинуса. При модулированных колебаниях амплитуда и частота изменяются по определенному закону.

Источники ЭМИ радиочастотного диапазона широко используются в различных отраслях народного хозяйства: для передачи информации на расстоянии (радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация и др.). В промышленности ЭМИ радиоволнового диапазона используются для индукционного и диэлектрического нагрева материалов. В научных исследованиях ЭМИ используются в радиоспектроскопии, в радиоастрономии, в медицине - при физиотерапии, а также в практике хирургов и онкологов. Вблизи воздушных линий электропередач, трансформаторных подстанций, электроприборов, в том числе и бытовых, ЭМИ возникают как побочный неиспользуемый фактор. Основными источниками образования электромагнитных полей радиочастот в окружающей среде служат антенные системы радио - и телерадиостанций, радиолокационных станций, а также систем мобильной радиосвязи и воздушные лини электропередач.

Организм человека весьма чувствителен к воздействию ЭМП радиочастот. К критическим органам и системам относятся ЦНС, глаза, гонады, а по мнению некоторых авторов – и кроветворная система. Биологическое действие этих излучений зависит от длины волны (или частоты излучения), режима генерации (непрерывный, импульсный) и условий воздействия на организм (постоянное, прерывистое, общее, местное), интенсивности и длительности воздействия.

Биологическая активность убывает с увеличением длины волны (или снижения частоты излучения). Наиболее активными являются санти-, дециметровый диапазоны радиоволн. Поражения вызываемые ЭМИ РЧ, могут быть острыми или хроническими. Острые возникают при действии значительных тепловых интенсивностей излучения. Они встречаются крайне редко – при авариях или грубых нарушениях техники безопасности на радиолокационных станциях. Более характерны профессиональные хронические поражения, выявляемые как правило после нескольких лет работы с источниками ЭМИ микроволнового диапазона. В клинической картине выделяют три ведущих синдрома: астенический (головная боль, повышенная утомляемость, раздражительность, периодически возникающие боли в области сердца), астеновегетативный (гипотония, брадикардия, нейроциркуляторная дистония гипертонического типа) и гипоталамический (приступы пароксизмальной мерцательной аритмии, желудочковой экстрасистолии с последующим развитием раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни).

В нормативных документах нормируется энергетическая экспозиция (ЭЭ) для электрического (Е) и магнитного (Н) полей, а также плотность потока энергии (ППЭ) за рабочий день.

К числу аппаратов, работающих в области радиочастотного диапазона, относятся и видеодисплеи терминалов персональных компьютеров. Если в условиях производства можно ограничивать время работы с видеотерминалами, то в домашних условиях время использования персональных компьютеров вообще не поддается контролю. ЭМП персональных компьютеров могут оказывать на организм человека неблагоприятное действие. Известно, что переменное магнитное поле вызывает ощутимые физиологические реакции и может приводить к нарушениям деятельности иммунной, нервной и сердечно-сосудистой систем организма. Это излучение влияет на биологические процессы в организме человека, изменяя электролитный состав жидкостей организма и потребность организма в ряде минеральных веществ. Происходит перекос в минеральном обмене. Это объясняется либо непосредственным влиянием ЭМП персональных компьютеров на ионные каналы клеточных мембран, либо активацией надпочечников, гормоны которых влияют на минеральный обмен. Имеются сведения, что при работе с дисплеями в течение 2-6 и более часов в день повышается риск заболевания экземой из-за наличия электростатического и возможно, электромагнитного полей, которые являются причиной повышения в воздухе рабочей зоны положительных аэроинов.

Различные сигналы, исходящие от мониторов, могут быть причиной плохого самочувствия из-за повышения судорожной готовности организма, особенно у детей. При длительной работе на компьютере могут наблюдаться психологические расстройства, раздражительность, нарушение сна. Отмечается снижение работоспособности и сдвиги в функциональном состоянии организма, такие, как нарушение цветоразличения, головная боль, возникновение негативного эмоционального состояния (чаще депрессия). При этом снижается скорость восприятия и переработки информации, ухудшается концентрация внимания, увеличивается коэффициент утомляемости.

Для видеодисплейных терминалов персональных компьютеров (видеодисплейных терминалов, ВДТ) установлены конкретные ПДУ ЭМИ.

6.4. ЭМП промышленной частоты (ЭМП ПЧ). В последние годы ЭМП частотой 50 Гц выделены в самостоятельный диапазон Основными источниками их являются различные виды производственного и бытового электрооборудования переменного тока, а также подстанции и воздушные линии электропередачи сверхвысокого напряжения (СВН). Гигиеническая оценка ЭПМ ПЧ осуществляется раздельно по электрическому и магнитному полям (ЭП и МП ПЧ).

У рабочих, подвергающихся производственному воздействию ЭМП ПЧ, отмечены изменения состояния здоровья в виде жалоб, говорящих в основном об изменениях в неврологическом статусе организма (головная боль, повышенная раздражительность, утомляемость, вялость, сонливость), а также о нарушениях деятельности сердечно-сосудистой системы (тахикардия и брадикардия, артериальная гипертензия или гипотония, лабильность пульса, гипргидроз) и желудочно-кишечного тракта. Возможны изменения состава периферической крови – умеренная тромбоцитопения, нейтрофильный лейкоцитоз, моноцитоз, тенденция к ретикулопении.

ПДУ ЭП ПЧ устанавливаются 5 кВ/м для полного рабочего дня, а максимальный ПДУ для воздействия не более 10 минут составляет 25 кВ/м. в интервале интенсивностей 5-20 Кв/м допустимое время пребывания определяется по формуле

где Т – допустимое время пребывания в ЭП в часах;

Е – напряженность воздействия ЭП в контролируемой зоне в кВ/м.

Предельно допустимые уровни МП устанавливаются в зависимости от времени пребывания персонала для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия по напряженности поля (Н) или магнитной индукции (В).

6.5. Лазерное излучение. Лазеры применяются в промышленности, медицине, военной и космической областях и даже в шоу-бизнесе.

Действие лазерного излучения на человека весьма сложно. Оно зависит от параметров лазерного излучения (ЛИ) – от длины волны, мощности (энергии) излучения, длительности воздействия, частоты следования импульсов, размеров облучаемой области («размерный эффект») и анатомо-физиологических особенностей облучаемой ткани (глаза, кожа). Энергия лазерного излучения, поглощаемая тканями преобразуется в другие виды энергии (тепловую, механическую, энергию фотохимических процессов),что может вызвать ряд эффектов воздействия: тепловой, ударный, светового давления.

Наибольшую опасность лазерное излучение представляет для органа зрения. Сетчатка глаза может быть поражена лазерами видимого (0,38-0,7 мкм) и ближнего инфракрасного (0,75-1,4 мкм) диапазонов. Лазерное ультрафиолетовое (0,18-,38 мкм) и дальнее инфракрасное (более 1,4 мкм ) излучения не достигают сетчатки, но могут повредить роговицу, радужную оболочку и хрусталик. Поскольку лазерное излучение фокусируется преломляющей системой глаза, то, фокусируясь на сетчатке плотность мощности на сетчатке может быть в 1000-10000 раз выше, чем на роговице. Короткие импульсы (0,1-10^-14с), генерируемые лазерами, могут вызывать поражение глаз быстрее, чем сработает защита (мигательный рефлекс – 0,1 сек).

Кожа также является критическим органом при действии лазерного излучения. Эффект лазерного излучения на кожу зависит от длины волны и уровня пигментации кожи. От пигментированной кожи лучи хуже отражаются, а лазерное излучение в дальней инфракрасной области сильно поглощаются водой, составляющей до 80 % тканей кожи, что влечет за собой опасность ожогов.

Хроническое воздействие низкоэнергетического рассеянного излучения (на уровне ПДУ и ниже) может приводить у лиц, обслуживающих лазеры, к невротическим состояниям, сердечно-сосудистым расстройствам и т. п.

В основу установления ПДУ лазерных излучений положен принцип определения минимальных (пороговых) повреждений в облученных тканях (сетчатка, роговица глаза, кожа). Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н (Дж х м²) и облученность Е (Вт/м²), а также энергия W(Дж) и мощность Р (Вт).

Широкий диапазон волн, разнообразие параметров лазерного излучения и вызываемых биологических эффектов затрудняет обоснование гигиенических нормативов. Поэтому нормирование ведется на основе математического моделирования с учетом характера распределения энергии и абсорбционных характеристик облучаемых тканей.