Электромагнитное воздействие

В настоящее время в связи с хозяйственной деятельностью человека уровень электромагнитного излучения антропогенного происхождения в десятки тысяч раз превысил естественный электромагнитный фон. За последние полвека только мощность радиоизлучения объектов гражданского назначения увеличилась более чем в 500 000 раз. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, уровень электромагнитного загрязнения окружающей среды выходит на уровень, сопоставимый с ее нынешним загрязнением химическими веществами. А при современных темпах роста количества и мощности источников электромагнитного излучения в самое ближайшее время может превзойти его. Сформировался новый существенный фактор окружающей среды — электромагнитные поля антропогенного происхождения.

Электромагнитное излучение — одно из наиболее сложных для нормирования видов вредных физических воздействий. Это связано, во-первых, с множеством возможных естественных и искусственных источников электромагнитного загрязнения и, во-вторых, с достаточно слабой изученностью природы явления и последствий воздействий на человеческий организм. Существует мнение, что электромагнитное загрязнение потенциально более опасно, чем радиационное.

Электромагнитное поле (ЭМП) — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими заряженными частицами. ЭМП в вакууме характеризуется вектором напряженности электрического поля (В/м) и магнитной индукцией (Тл) или напряженностью магнитного поля (А/м), которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы. Мы все находимся в естественном электромагнитном поле Земли (геомагнитном поле), интенсивность которого определяется солнечной активностью. Воздействие поля Земли на человека выражается в увеличении в период солнечной активности (или в «тяжелые» дни) количества сердечно-сосудистых заболеваний и в ухудшении самочувствия гипертоников.

В целом механизм воздействия на организм и его последствия изучены очень слабо. Результаты многочисленных исследований в нашей стране и за рубежом неоспоримо доказывают, что все живое чрезвычайно чувствительно к действию электромагнитных полей, а электромагнитное излучение служит причиной целого ряда заболеваний. По современным представлениям физиологическое воздействие обусловлено индуцированными токами в тканях организма. Величина индуцированного тока зависит от напряженности поля и продолжительности воздействия. При этом безопасный предел силы индуцированного тока составляет 5 мА. Под воздействием ЭМП в организме человека измерены потенциалы до 15 мВ. В окружающей среде формируются электростатические поля с потенциалом до 104 В и напряженностью поля до 106 В/м. Причина столь высоких значений кроется в большом количестве синтетических изоляционных материалов, введенных в обиход на производстве и в быту.

Отмечены поведенческие эффекты воздействия переменного поля на людей и животных. Существуют сведения о влиянии поля на центральную нервную систему человека. Есть данные о канцерогенном воздействии ЭМП особо низкой (до 300 Гц) частоты. В целом неблагоприятный диапазон частот для организма человека оценивается от 20 Гц до 60 кГц. У людей, работающих в ЭМП высоковольтных кабелей, в 5-8 раз возрастает вероятность заболевания лейкемией. У персонала, обслуживающего радары, в 3-12 раз увеличивается риск заболевание полицитемией (заболевание крови). Раковые клетки, подвергнутые облучению ЭМП частотой 60 Гц, растут в 6 раз быстрее. Также известно, что многие простейшие организмы очень чувствительны к изменениям ЭМП.

Максимальное электромагнитное излучение отмечается в городах, особенно вблизи аэропортов, промышленных предприятий, электрических подстанций, линий электропередач, средств и объектов телекоммуникаций. В последнее время наблюдается резкое увеличение количества и видов бытовой техники, оборудования и устройств (системы персональной радиосвязи, компьютеры и видеотехника, современная бытовая техника), эксплуатация которых сопровождается формированием интенсивного электромагнитного поля. Число случаев несоответствия результатов контроля ЭМП санитарно-гигиеническим нормативам в районе аэропортов составляет 12,8%, вблизи промышленных предприятий – 15,6%. В жилых и общественных зданиях городов значения этих показателей составляют соответственно 5,7 и 1,7% и постоянно растут. Электромагнитное излучение, традиционно рассматриваемое в санитарно-гигиеническом направлении ЭН, в настоящее время становится частью экосистемного.

В РФ нормы электромагнитного поля определены СанПиН 2.2.4.1191-03. Необходимо заметить, что в настоящее время нормирование электромагнитного излучения проводится по электрической и магнитной составляющей поля отдельно. Санитарные правила устанавливают на рабочих местах:

- временные допустимые уровни (ВДУ) ослабления геомагнитного поля (ГМП);

- ПДУ электростатического поля (ЭСП);

- ПДУ постоянного магнитного поля (ПМП);

- ПДУ электрического и магнитного полей промышленной частоты 50 Гц (ЭП и МП ПЧ);

- ПДУ электромагнитных полей в диапазоне частот 10 кГц - 30 кГц;

- ПДУ электромагнитных полей в диапазоне частот 30 кГц - 300 ГГц.

Уровень ЭСП измеряют в единицах напряженности электрического поля (Е) в кВ/м. Предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля (Е_пду) при воздействии в течение не более одного часа за смену устанавливается равным 60 кВ/м. При воздействии ЭСП более 1 часа Е_пду определяются по формуле:

где t — время воздействия (час).

В диапазоне напряженности 20-60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты (t_доп) вычисляется по формуле

где Е_факт — измеренное значение напряженности ЭСП (кВ/м).

При напряженности ЭСП, превышающей 60 кВ/м, работа без применения средств защиты не допускается, а при напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в электростатическом поле не регламентируется.

Оценка и нормирование ПМП дифференцирована для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия и проводится по уровню магнитного поля в зависимости от времени его воздействия на работника в течение рабочей смены. Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в мТл. ПДУ напряженности (индукции) ПМП на рабочих местах представлены в табл. 9.

Оценка электромагнитного поля промышленной частоты (50 Гц) осуществляется раздельно по напряженности электрического поля (Е) в кВ/м, напряженности магнитного поля (Н) в А/м или индукции магнитного поля (В) в мкТл. Нормирование электромагнитных полей 50 Гц на рабочих местах персонала проводится в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле.

Таблица 9. ПДУ постоянного магнитного поля

Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля 50 Гц на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м. При напряженности в интервале от 5 до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания в ЭП (час) можно узнать по формуле:

Т = -2,

где Е - напряженность ЭП в контролируемой зоне, кВ/м;

Т - допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч.

При напряженности свыше 20 и до 25 кВ/м допустимое время пребывания в ЭП составляет 10 мин. Пребывание в ЭП с напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты не допускается.

Предельно допустимые уровни напряженности магнитного поля 50 Гц установлены для периодического и импульсного полей. Предельно допустимые уровни напряженности периодических (синусоидальных) МП устанавливаются для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (табл. 10).

Таблица 10. ПДУ воздействия периодического магнитного поля

Частотой 50 Гц

При пребывании персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) магнитного поля общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью.

Предельно допустимые уровни напряженности импульсного магнитного поля 50 Гц дифференцированы в зависимости от общей продолжительности воздействия за рабочую смену (Т) и характеристики импульсных режимов генерации. Установлено три режима по длительности импульса и паузы между импульсами: режим I – длительность импульса ³ 0,02 с, время паузы между импульсами £ 2 с; режим II – длительность импульса от 60 до 1 с, время паузы > 2 с; режим III – длительность импульса от 0,02 до 1 с, время паузы > 2 с;. В целом ПДУ меняется в диапазоне от 10000 А/м (режим III, время пребывания не более 1 часа) до 1400 А/м (режим I, время пребывания от 7,5 до 8 часов).

Предельно допустимый уровень электромагнитного поля в диапазоне частот 10–30 кГц осуществляется раздельно по напряженности электрического (В/м) и магнитного (А/м) полей в зависимости от времени воздействия. ПДУ напряженности электрического и магнитного поля при воздействии в течение всей смены составляет 500 В/м и 50 А/м, соответственно, при продолжительности воздействия до 2-х часов за смену — 1000 В/м и 100 А/м соответственно.

Оценка и нормирование электромагнитных полей диапазона частот от 30 кГц до 300 ГГц осуществляется по величине энергетической экспозиции (ЭЭ). Это значение зависит от напряженности электрического поля E (В/м), напряженности магнитного поля H (А/м) и времени воздействия за смену. Энергетическая нагрузка, создаваемая электрическим полем, определяется как:

ЭЭ_Е = Е²×Т (В/м)²×ч;

энергетическая нагрузка, создаваемая магнитным полем, рассчитывается по формуле

ЭЭ_М = Н²×Т (А/м)²×ч,

где T – время воздействия за смену.

Предельно допустимые значения напряженности электрического и магнитного полей определяются по установленным ПДУ энергетических нагрузок соответственно электрического и магнитного полей (табл. 11):

Е_ПД = ; Н_ПД = .

Одновременное воздействие электрического и магнитного полей допустимо, если выполняется условие

£ 1.

В диапазоне частот 300 мГц–300 гГц интенсивность электромагнитного поля характеризуется поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ). Максимальное значение ППЭ не должно превышать 10 Вт/м², а конкретная величина зависит от энергетической нагрузки, времени пребывания в зоне воздействия и типа антенны.

Таблица 11. Предельно допустимые уровни (ПДУ) параметров электромагнитных полей диапазона частот от 30 кГц до 300 ГГц

Другим объектом нормирования электрического поля в группе ЭМП промышленной частоты выступают высоковольтные линии электропередач (ЛЭП) напряжением не менее 330 кВ. Как правило, ЛЭП создают электрические поля напряженностью 2,5–5,5 кВ/м, электрические распределительные подстанции – 2,5–6,0 кВ/м. Для сравнения напряженность естественного ЭМП Земли составляет 1–10 мкВ/м. Установлено, что размер коридора ЛЭП, представляющего опасность для здоровья, достигает 60–90 м, где осью выступает линия электропередач. Предельно допустимые уровни напряженности электрического поля в зоне воздействия высоковольтных линий равны:

1) внутри жилых помещений — 0,5 кВ/м;

2) на территории жилой застройки (селитебных территориях) — 1 кВ/м;

3) на территории населенных пунктов вне зоны жилой застройки — 5 кВ/м;

4) на участках пересечения линий с автомобильными дорогами — 10 кВ/м;

5) на незаселенной местности — 15 кВ/м;

6) на участках, запрещенных для посещения людей, — 20 кВ/м.

В настоящее время в связи со значительным ростом числа источников электромагнитных полей бытового назначения особую актуальность приобретает задача выявления наиболее значимых из них и разработки ПДУ приборов, используемых человеком в повседневной жизни (табл. 12). Так, в последние годы активно осуществляется нормирование систем сотовой радиосвязи (табл. 13). Таким образом, защита окружающей среды от электромагнитного загрязнения является обширной областью ЭН, где требуется проведение большого объема теоретических и экспериментальных исследований.

Таблица 12. Предельно допустимые уровни электромагнитного поля для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП

Таблица 13. Временно допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи, непрофессиональное воздействие

Контроль соблюдения требований по безопасности электромагнитного излучения на рабочих местах должен осуществляться:

- при проектировании, приемке в эксплуатацию, изменении конструкции источников ЭМП и технологического оборудования, их включающего;

- при организации новых рабочих мест;

- при аттестации рабочих мест;

- в порядке текущего надзора за действующими источниками ЭМП.

Периодичность контроля регламентирована 1 раз в 3 года.

Контроль степени ослабления геомагнитного поля должен проводиться на рабочих местах, размещенных:

- в экранированных помещениях (объектах) специального назначения;

- в помещениях (объектах), расположенных под землей (в том числе в метро, шахтах и др.);

- в помещениях (объектах), в конструкции которых используется большое количество металлических (железосодержащих) элементов;

- в наземных, водных, подводных и воздушных передвижных технических средствах любого назначения.