Защита от электромагнитных излучений

    Протяженность  ЛЭП в нашей стране составляет  более 4,5 млн. км. Источником излучения энергии в окружающее пространство являются провода ЛЭП. Несмотря на то, что электромагнитная энергия поля промышленной частоты (50 Гц) в значительной мере поглощается почвой, напряженность поля под проводами и вблизи них может быть значительной и зависит от класса напряжения ЛЭП, нагрузки, высоты подвески, расстояния между проводами, растительного покрова, рельефа под линией.

    Источниками  ЭМП в диапазоне 3 кГц... 300 ГГц  являются передающие радиоцентры, радиостанции НЧ, СЧ, КВЧ диапазонов, радиостанции РМ (87,5... 108  МГц),  мобильные телефоны, радиолокационные  станции (метеорологические, аэропортов), установки СВЧ - нагрева, ВДТ и персональные компьютеры и др.

    Воздействию   высоких  уровней  ЭМИ,  создаваемых,  например, передающими радиоцентрами (ПРЦ) во многих случаях подвергаются не только служащие ПРЦ, но и люди, находящиеся в прилегающих домах. ПРЦ включат в себя одно или несколько технических зданий, в которых находятся радиопередатчики и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем. Размещение ПРЦ может быть различным, например, в Москве характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки (например, Октябрьский ПРЦ).

    Радиолокационные  станции имеют высокую мощность  и оснащены, как правило, остронаправленными антеннами кругового обзора, что приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты - Иркутск, Сочи, Ростов – на Дону и др.

    В  настоящее время в России несколько  миллионов человек пользуются сотовой связью. Сотовая связь состоит из сети базовых станций и ручных персональных радиотелефонов. Базовые станции расположены на расстоянии от 1 до 15 км друг от друга, образуя между собой так называемые «соты» посредством радиорелейной связи. Они обеспечивают связь с персональными радиотелефонами на частотах 450, 800, 900 и 1800 МГц. Мощность передатчиков находится в диапазоне от 2,5 до 320 Вт (как правило, 40 Вт).

    Антенны  базовых станций располагаются  на высоте 15-50 м от поверхности Земли, в основном, на крышах зданий. При их расположении на крышах общественных, административных или жилых зданий осуществляется контроль электромагнитной обстановки, однако, они не рассматриваются как потенциальные источники опасности, поскольку излучение боковых лепестков базовых антенн имеет небольшое значение.

    Ручные  радиотелефоны сотовой связи имеют мощность 0,2...7 Вт. Выходная мощность коррелируется с частотой: чем выше частота, тем меньше выходная мощность.

    Для  уменьшения последствий рекомендуется  не прижимать телефон к уху или прикладывать его во время разговора то к одному, то к другому уху и непрерывно говорить не более 2...3 минут. Некоторые ученые предлагают изменить конструкцию радиотелефона так, чтобы антенна была направлена вниз относительно уха, а еще лучше в сторону от говорящего.

    Источниками  ЭМП в широком диапазоне частот являются ВДТ и персональные компьютеры. На рабочих местах пользователей компьютеров с мониторами на базе электронно - лучевых трубок (ЭЛТ) фиксируются достаточно высокие уровни ЭМП, что говорит об опасности их биологического действия, а распределение полей сложно и неодинаково на различных рабочих местах. Спектральная характеристика поля на рабочем месте пользователя компьютера и типичная карта электромагнитной обстановки приведены на рис. 9.2, 9.3 и 9.4.

    В   промышленности   высокочастотные   ЭМИ используются  для индукционного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, напыление металлов, нагрев пластмасс, склейка пластиков, термообработка пищевых продуктов и др.).

    Например, вблизи промышленных генераторов  для высокочастотной закалки металлов, сушки древесины и т.п. напряженность электрического поля на рабочих местах может достигать нескольких сот вплоть до тысячи В/м, а напряженность магнитного поля - десятков А/м.

    Источниками  постоянных магнитных полей на  рабочих местах являются: электромагниты и соленоиды постоянного тока, импульсные установки полупериодного и конденсаторного типа, магнитопроводы в электрических машинах и аппаратах, литые и металлокерамические магниты, используемые в радиотехнике. Постоянные магниты и электромагниты широко используются в приборостроении, в магнитных шайбах подъемных кранов и других фиксирующих устройствах, в устройствах для магнитной обработки воды, установках ядерного магнитного резонанса и др. Мощными источниками постоянного магнитного поля являются     магнитогидродинамические генераторы, уровни магнитных полей которых в местах нахождения обслуживающего персонала достигают 50 мТл. Средние уровни постоянных магнитных полей в рабочей зоне операторов при электролитических процессах составляют 5...10 мТл. Высокие уровни (10... 100 мТл) создаются в салонах транспортных средств на магнитной подушке.

    Электростатические   поля   возникают   при   работе   с   легко электризующимися материалами   и   изделиями,   при   эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока. Статические электрические поля широко   используются   в  промышленности  для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов и др.

3 Воздействие  электромагнитного излучения на  организм человека. 

    Взаимодействие  внешних электромагнитных полей  с организмом человека осуществляется путем наведения внутренних полей и электрических токов, величина и распределение которых в теле человека зависит от следующих основных параметров:

•    размер, форма, анатомическое строение тела;

•    электрические  и магнитные свойства тканей (электрическая  и магнитная проводимость и проницаемость);

•    характеристик  электромагнитного поля (частота, интенсивность и др.).

    Все  это определяет сложный характер  воздействия ЭМИ на организм человека, который представляет специфическую объемно – пространственную композицию различных органов и тканей из диэлектрического и проводящего материала. Это воздействие можно представить следующим образом.

    Организм  человека состоит из множества  клеток с жидким содержанием  и межклеточной жидкости, являющейся электролитом. Мембраны клеток являются хорошими диэлектриками и надежно изолируют внутриклеточную фазу. Вследствие этого в постоянном электрическом поле возникают ионные токи, которые протекают только по межклеточной жидкости.

    В  переменных ЭМП мембраны клеток  теряют свойства диэлектриков. С возрастанием частоты внутриклеточная среда все больше участвует в общей ионной проводимости, что ведет к увеличению поглощения энергии. При частоте ЭМП более 106...107 Гц ионная проводимость среды остается практически постоянной, а поглощение энергии продолжает увеличиваться за счет потерь на колебание (с частотой воздействующего поля) образующихся дипольных молекул среды (главным образом воды и белков).

    Таким  образом, поглощение энергии ЭМИ  в тканях осуществляется за  счет электрического сопротивления среды при возникновении токов проводимости (потери ионной проводимости) и за счет трения (вращения) дипольных молекул в вязкой среде (диэлектрические потери). Следствием поглощения энергии ЭМИ является тепловой эффект, т.е. нагрев тканей человека. Чем больше напряженность поля и время воздействия, тем сильнее проявляется указанный эффект.

    Поглощение  и распределение поглощенной  энергии внутри тела существенно зависит также от формы, размера и соотношения размеров тела с длиной волны излучения. С этих позиций в спектре ЭМИ можно выделить 3 области:

•    ЭМИ  с частотой до 30 МГц;

•    ЭМИ  с частотой от 30 МГц до 10 ГГц;

•    ЭМИ  с частотой более 10 ГГц.

    Для  первой области характерно быстрое  падание величины поглощения  с уменьшением частоты (приблизительно пропорционально квадрату частоты). Для второй области характерно наличие ряда максимумов поглощения, при которых тело как бы втягивает в себя поле и поглощает энергии больше, чем приходится на его поперечное сечение. Это приводит к возникновению так называемых «горячих пятен». Для человека условия возникновения локальных максимумов поглощения в голове имеют место на частотах 750...2500 МГц, а максимум, обусловленный резонансом с общим размером тела, лежит в диапазоне частот 50.. .300 МГц.

     При  воздействии на организм человека  ЭМИ частотой более 10 ГГц практически вся энергия поглощается в поверхностных слоях биоструктур.

     Энергия  проникшего в организм поля  многократно отражается и преломляется в многослойной структуре тела с разной толщиной слоев тканей. Вследствие этого энергия ЭМП поглощается неодинаково, чем объясняется неодинаковое воздействие на разные ткани.

     Тепловая  энергия, возникшая в тканях  человека, увеличивает общее тепловыделение организма. Избыточная теплота отводится до определенного предела путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. При интенсивности ЭМИ более 10 мВт/см², называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты, и температура тела повышается.

     Наиболее  чувствительны к облучению органы  и ткани человека, обладающие слабо выраженной терморегуляцией (мозг, глаза, почки и др). Перегревание тканей и органов ведет к их заболеваниям, а повышение температуры тела на 1 С и выше может привести к необратимым изменениям.

     При  воздействии ЭМП высоких частот, и особенно СВЧ, на живой организм имеет место и нетепловое воздействие, которое является результатом ряда микропроцессов, протекающих под действием резонансных эффектов взаимодействия внешних электромагнитных полей с внутренними полями организма.

    Воздействие  ЭМИ приводит к различным морфологическим и функциональным изменениям в организме человека. При кратковременном воздействии ЭМИ незначительной интенсивности эти изменения, как правило, являются обратимыми, однако при больших интенсивностях облучения или при систематическом  облучении  с малыми,  но  превышающими  ПДУ интенсивностями - необратимыми.

    Негативное  воздействие ЭМП на человека  выражается в виде торможения рефлексов, изменения биоэлектроактивности головного мозга, нарушения памяти, развития синдрома хронической депрессии, понижения кровяного давления, замедления сокращений сердца, изменения состава крови в сторону увеличения лейкоцитов и уменьшения эритроцитов, нарушений в печени и селезенке, помутнения хрусталика глаза, выпадения волос, ломкости ногтей. К ЭМП чувствительны также иммунная и репродуктивная системы.

    В  последнее время опубликован  ряд работ о возможности развития  под влиянием ЭМП аутоиммунитета, являющегося серьезной патологией иммунной системы. Аутоиммунитет основан то том, что в организме образуются антитела, направленные против собственных тканей, клеток и их составных частей, обладающие повреждающим действием.

    Существуют  также данные о связи ЭМИ с онкологической заболеваемостью, причем это касается как микроволнового, так и сверхдлинного диапазонов. Например, установлена более высокая частота онкологических заболеваний у военнослужащих, обслуживающих радары. Считается, что одной из причин возникновения лейкемий у детей также являются ЭМИ.

    Субъективные  критерии отрицательного воздействия  ЭМП - головные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, нарушения сна, одышка, ухудшение зрения, повышение температуры тела. 

4  Нормирование  ЭМП. 

    Для  предупреждения заболеваний, связанных с систематическим воздействием ЭМП, СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» устанавливают предельно допустимые уровни ЭМП, а также требования к проведению контроля уровней ЭМП на рабочих местах, методам и средствам защиты работающих. 

4.1 Нормирование  геомагнитного поля. 

    Временные  допустимые уровни ослабления геомагнитного поля (ГМП) предусматривают оценку его интенсивности внутри помещения и в открытом пространстве на территории, прилегающей к месту его расположения, с последующим расчетом коэффициента ослабления ГМП.

    Интенсивность ГМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в Тл.

    Коэффициент  ослабления интенсивности ГМП равен отношению интенсивности ГМП открытого пространства (В₀ или Н₀) к его интенсивности внутри помещения (В_в или Н_в):