Електромагнітні поля та випромінювання радіочастотного діапазону

 

 

 

 

Реферат

з дисципліни «Основи  хорони праці»

На тему «Електромагнітні поля та випромінювання радіочастотного діапазону»  (Варіант 17 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

В сучасному світі зі швидкими темпами розвитку техніки все гостріше постає проблема формування електромагнітної обстановки, що забезпечує нормальне функціонування електронних засобів і необхідних рівнів безпеки. Електромагнітна обстановка являє собою сукупність електромагнітних полів в заданій області простору, яка може впливати на функціонування конкретного радіоелектронного приладу або біологічного об’єкта. Частотний діапазон електромагнітних випромінювань людського організму складає від 0,001 Гц до 1000 ГГц [1]:

• для роботи мозку, серця - 0,01 Гц – 100 Гц;
• для роботи м’язів - 100-1000 Гц;
• для роботи внутрішніх органів - 50-1000 ГГц.

Практично весь робочий діапазон займають частоти людського організму. Це звичайні електромагнітні хвилі з круговою поляризацією, частотною модуляцією, екрануються і відтворюються технікою. В результаті проведених в США експериментів визначено, що при одноразовому впливі на людину випромінювань з певними частотами в діапазоні радіочастот від 30 до 30000 МГц (метрові і дециметрові хвилі) при інтенсивності більше 10 мВт/см2 спостерігається: головний біль, слабкість, підвищена дратівливість, почуття страху, порушення здатності приймати рішення, погіршення пам'яті. Вплив на головний мозок радіохвиль в діапазоні частот 0,3-3 ГГц (дециметрові хвилі) при інтенсивності до 2 мВт/см2 викликає відчуття свисту, дзижчання, гудіння, тріщання. Встановлено також, що потужні електромагнітні випромінювання можуть викликати сильні опіки, засліплення. Тому сьогодні ця тема дуже актуальна і важлива.

Метою роботи є дослідження електромагнітних полів та випромінювання радіочастотного діапазону. Біосфера впродовж своєї еволюції знаходилась під впливом електромагнітних полів (ЕМП), фонового випромінювання, викликаного природними чинниками. Навколо Землі існують електричне та магнітне поля, інтенсивність яких не залишається постійною. Спостерігаються річні, добові коливання цих полів під дією грозових розрядів, опадів, вітрів, а також під дією сонячної активності (магнітні бурі).

У процесі науково-технічного розвитку людство додало до фонового випромінювання цілий ряд чинників, які підсилили це випромінювання в декілька разів (антропогенні ЕМП). У побуті та промисловості набули масового застосування обладнання та прилади, робота яких пов'язана з утворенням електромагнітних випромінювань широкого діапазону частот. Зростання рівня ЕМП різко підсилилось з початку 30-х років XX століття. В окремих районах їх рівень в сотні разів перевищує рівень полів природного походження. Джерелами випромінювань електромагнітної енергії є потужні радіо та телевізійні станції, ретранслятори, засоби радіозв'язку різного призначення, в тому числі і супутникового, промислові установки високочастотного нагріву металів, високовольтні лінії електропередач, електротранспорт, вимірювальні прилади, персональні комп'ютери (ПК). В аеропортах та на військових об'єктах працюють потужні радіолокатори, які випромінюють у навколишнє середовище потоки електромагнітної енергії. Потужність та кількість джерел ЕМП постійно зростає. Відомо, що навколо провідника, по якому протікає електричний струм, виникають електричне та магнітне поля. Якщо струм залишається незмінним в часі, то ці поля існують незалежно одне від одного. При змінному електричному струмі електричне та магнітне поля пов'язані між собою і являють єдине електромагнітне поле.

Досягнення поставленої  мети передбачало виконання наступних завдань:

• визначити джерела електромагнітних полів і випромінювань;
• зробити характеристику електромагнітних полів і випромінювань;
• дослідити вплив на людину джерел електромагнітного випромінювання;
• виробити методи захисту від бмп.

Поставлені мета і завдання визначили структуру роботи, яка  складається зі вступу, двох розділів, висновків, списку використаних джерел.

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ  І ДЖЕРЕЛА ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ І ВИПРОМІНЮВАНЬ

Із курсу фізики відомо, що навколо кожного електричного заряду існує електричне поле, а  кожний електричний заряд, що рухається, створює в навколишньому просторі магнітне поле. Отже, навколо будь-якого  об'єкта, яким протікає постійний чи змінний струм, так само, як і навколо  будь-якого магніту, що рухається, існує  електромагнітне поле (БМП). Інакше кажучи, рух поля одного виду завжди супроводжується появою поля іншого виду: електричне поле, що рухається, створює  магнітне, а магнітне поле, що рухається, створює електричне. Можна вважати, що в електроустановках електричне поле виникає за наявності напруги  на струмопровідних частинах, а магнітне - при проходженні струму в проводах. Простір, що оточує людину, заповнений різними електромагнітними полями, джерела яких, залежно від їх походження, можна розділити на дві групи: природні та штучні. До природних джерел належать; електромагнітне поле Землі, яке в тому числі включає гепатогенні  зони; космічні джерела радіохвиль (сонячні спалахи, магнітні бурі, випромінювання зірок тощо); процеси, які відбуваються в атмосфері Землі (блискавки, зміни  в іоносфері). До штучних джерел належать пристрої, які спеціально створені для випромінювання електромагнітної енергії (радіо і телевізійні  станції, радіолокаційні установки, системи  радіозв'язку, фізіотерапевтичні прилади  та ін.), а також пристрої, що безпосередньо  не призначені для випромінювання електромагнітної енергії в простір (лінії електропередач і трансформаторні підстанції, побутова і промислова техніка, оргтехніка тощо). Таким чином, спектр частот електромагнітних полів, що оточують людину, охоплює  діапазон від 50 Гц і менше до 3*10 у 26 ступені Гц. Донедавна небезпечними джерелами промислових ЕМП вважалися  в основному випромінювачі радіочастотного  діапазону (3*10 у 4 ступені - 3*10 у 11 ступені  Гц). Серед них називалися потужні  установки високочастотного нагрівання, що застосовуються для плавки і кування  металів, термічної обробки металів, діелектриків і напівпровідників. Енергію  ЕМП використовують також для  вирощування напівпровідникових кристалів  і плівок, іонізації газів, одержання  плазми, при зварюванні в інертних газах, зварюванні та пресуванні синтетичних  матеріалів та ін. Як правило, при цих  процесах виникають поля, що в сотні  разів перевищують середнє природне поле Землі. Випромінювання надвисоких частот (3*10 у 4 ступені - 3*10 у 11 ступені Гц) утворюють і побутові прилади: НВЧ-печі, телевізори, монітори, стільникові телефони та ін. Разом із тим у 60-х роках XX сторіччя з'явилася перша публікація про симптоми захворювань, що виявлені у працівників високовольтних електричних підстанцій промислової частоти (50 Гц). Установлено, що сильні ЕМП діють при експлуатації відкритих розподільних пристроїв і повітряних ліній електропередач напругою понад 330 кВ (500, 750, 1150 кВ), тому, згідно із санітарними нормами, такі лінії не повинні проходити по території населених пунктів. Нині вчені заговорили вже і про шкідливу дію звичайних побутових електропроводок (напругою 220 В) і приладів (наприклад, електробритв, електрогрілок й електричних ковдр), які створюють ЕМП за інтенсивністю слабкіші, ніж природне поле Землі. Тому не рекомендується спати поблизу розетки, у яку включений холодильник чи інша постійно діюча установка.

Під впливом електромагнітного  поля (ЕМП) та випромінювань спостерігаються: загальна слабкість, підвищена втома, пітливість, сонливість, а також  розлад сну, головний біль, біль в ділянці серця. З'являється роздратування, втрата уваги, зростає тривалість мовнорухової та зоровомоторної реакцій, підвищується межа нюхової чутливості. Виникає ряд симптомів, які є свідченням порушення роботи окремих органів - шлунку, печінки, селезінки, підшлункової та інших залоз. Пригнічуються харчовий та статевий рефлекси.

Реєструються зміни артеріального  тиску, частота серцевого ритму, електрокардіограми. Це свідчить про  порушення діяльності серцево-судинної системи. Фіксуються зміни показників білкового та вуглеводного обміну, збільшується вміст азоту в крові  та сечі, знижується дія альбуміну  та зростає вміст глобуліну, збільшується кількість лейкоцитів, тромбоцитів, виникають й інші зміни складу крові.

Кількість скарг на здоров'я  в місцевості поблизу радіостанції значно вища, ніж поза її межами. Загальна захворюваність в селищі з радіоцентром в основному зумовлена порушенням діяльності нервової та серцево-судинної систем.

У досліджених дітей відзначено порушення розумової працездатності, зниження уваги через розвиток послідовного гальмування та пригнічення нервової системи. Фіксувалися: прискорений  пульс та дихання, підвищення артеріального  тиску при фізичному навантаженні та сповільнене повернення до норми цих показників при його знятті. Фіксувався також вплив ЕМП на інші процеси, в тому числі імунобіологічні.

Дослідження показали, що опромінення  ЕМП малої інтенсивності впливає  на тварин практично так само, як і на людей.

В перший період опромінення  спостерігаються зміни поведінки  тварин: у них з'являються неспокій, збудження, рухова активність, прагнення  втекти із зони випромінювання. Тривалий вплив ЕМП призводив до зниження збудження, зростання процесів гальмування.

Вплив ЕМП на тварин у  період вагітності призводив до зростання  кількості мертвонароджених, викиднів, каліцтв. Спостерігалися аналогічні наслідки, які проявлялись у наступних  поколіннях. Мікроскопічні дослідження  внутрішніх органів тварин виявили  дистрофічні зміни тканин головного  мозку, печінки, нирок, легенів, міокарду. Було зафіксовано порушення на клітинному рівні. На підставі клінічних та експериментальних  матеріалів виявлені основні симптоми уражень, які виникають при впливі ЕМП. Їх можна класифікувати як радіохвильову  хворобу. Ступінь патології прямо  залежить від напруженості ЕМП, тривалості впливу, фізичних особливостей, діапазонів частот, умов зовнішнього середовища, а також від функціонального  стану організму, його стійкості  до впливу різних факторів, можливостей  адаптації.

Поряд з радіохвильовою хворобою як специфічним результатом дії  ЕМП спостерігається, завдяки його впливу, загальне зростання захворюваності, а також захворювання окремими хворобами  органів дихання, травлення та ін. Це відмічається також і при дуже малій інтенсивності ЕМП, яка  незначно перевищує гігієнічні нормативи.

Є відомості про клінічні прояви дії НВЧ-опромінення залежно від інтенсивності опромінення. При інтенсивності близько 20 мкВт/см² спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску, тобто реакція на опромінення. Із зростанням інтенсивності проявляються електрокардіологічні зміни, при хронічному впливі - тенденція до гіпотонії, до змін з боку нервової системи. Потім починається прискорення пульсу, коливання об'єму крові.

За інтенсивності 6 мВт/см² помічено зміни у статевих залозах, у складі крові, каламутність кришталика. Далі - зміни у згортанні крові, умовно-рефлекторній діяльності, вплив на клітини печінки, зміни у корі головного мозку. Потім - підвищення кров'яного тиску, розриви капілярів та крововиливи у легені та печінку.

За інтенсивності до 100 мВт/см² - стійка гіпотонія, стійкі зміни серцево-судинної системи, двостороння катаракта. Подальше опромінення помітно впливає на тканини, викликає больові відчуття, якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см², то це викликає дуже швидку втрату зору.

Одним із серйозних ефектів, зумовлених НВЧ опроміненням, є ушкодження органів зору. На нижчих частотах такі ефекти не спостерігаються і тому їх треба вважати специфічними для  НВЧ діапазону.

Ступінь ушкодження залежить в основному від інтенсивності  та тривалості опромінення. Із зростанням частоти, напруженості ЕМП, яка викликає ушкодження зору, зменшується.

Гостре НВЧ опромінення  викликає сльозотечу, подразнення, звуження зіниць. Потім після короткого (1 - 2 доби) періоду спостерігається  погіршення зору, яке зростає під  час повторного опромінення, що свідчить про кумулятивний характер ушкоджень.

При впливі випромінювання на око спостерігається ушкодження роговиці. Але серед усіх тканин ока найбільшу чутливість має  у діапазоні 10 ГГц кришталик. Сильне ушкодження кришталика зумовлене тепловим впливом НВЧ (при щільності понад 100 мВт/см²).

Люди, опромінені імпульсом  НВЧ коливань, чують певні звуки. Залежно від тривалості та частоти  повторень імпульсів ці звуки  сприймаються як цвірінькання чи дзюрчання  у якійсь точці (всередині чи ззаду), щебетання. Частота чутності звуку  не залежить від частоти НВЧ сигналу. Існує таке пояснення слухового  ефекту: під впливом імпульсів  енергії збуджуються термопружні  хвилі тиску в тканинах мозку, які за рахунок кісткової провідності  діють на рецептори внутрішнього вуха. У тварин слуховий ефект викликає неспокій, вони намагаються уникнути опромінення. Питання, наскільки слуховий ефект неприємний, шкідливий для  людини, перебуває у стадії дослідження, як і питання про можливі неслухові ефекти імпульсного НВЧ опромінення. При дослідженні впливу НВЧ випромінювання невеликої (нетеплової) інтенсивності на комах спостерігалися тератогенні ефекти (вроджені каліцтва, які іноді мали мутагенний характер, тобто успадковувалися).

Виявлено значний вплив  НВЧ на зміну фізико-хімічних властивостей співвідношення клітинних структур. Особливо це призводить до затримки та припинення процесів розмноження бактерій та вірусів, знижує їх інфекційну активність.

Джерелами електромагнітних випромінювань в радіотехнічних цехах є генератор, тракти передачі енергії від генератора до антени, антенні пристрої, електромагніти в  установках для термічної обробки  матеріалів, конденсатори, високочастотні трансформатори, фідерні лінії. При  їх роботі в навколишнє середовище поширюються ЕМП.

Нормування електромагнітних випромінювань радіочастотного  діапазону здійснюється згідно з  «Державними санітарними нормами  і правилами захисту населення  від впливу електромагнітних випромінювань» ДСН 239-96. Встановлені гранично допустимі  рівні (ГДР) ЕМП поширюються на діапазон частот 30 кГц-300 ГГц (табл. 2.4). Електромагнітне поле ВЧ І НВЧ, що несе з собою енергію, може самостійно поширюватися в просторі без провідника електроструму зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Воно змінюється з цією ж частотою, що і струм, який його створив. Електромагнітне поле в 5-8 діапазонах частот оцінюється напруженістю поля. Одиницею вимірювання напруженості поля для електричної складової є вольт на метр (В/м). Поле у 9-11 діапазонах частот оцінюється поверхневою густиною потоку енергії, (ГПЕ). Одиницею вимірювання ГПЕ є Ват на квадратний метр - (1 Вт/м² = 0,1 мВт/см² = 100 мкВт/см²).

Таблиця 2.4 - Гранично допустимі рівні ЕМП 

Номер діапазону	Діапазон частот (виключаючи нижню, включаючи верхню межу)	Діапазон хвиль (виключаючи нижню, включаючи верхню межу)	Відповідний метричний розподіл діапазонів
5	Від 30 до 300 кГц	Від 104 до 103 м	Кілометрові
6	Від 300 до 3000 кГц	Від 103 до 102 м	Гектаметрові
7	Від 3 до 30 МГц	Від 102 до 10 м	Декаметрові
8	Від 30 до 300 МГц	Від 10 до 1 м	Метрові
9	Від 300 до 3000 МГц	Від 1 до 0,1 м	Дециметрові
10	Від 3 до 30 ГГц	Від 10 до 1 см	Сантиметрові
11	Від 30 до 300 ГГц	Від 1 до 0,1 см	Міліметрові