5.3 Биологические эффекты электромагнитных воздействий

Тепловые эффекты. Наиболее хорошо исследованным эффектом воздействия ЭМП на биологические ткани является процесс преобразования падающей на ткани энергии в кинетическую энергию молекул, что приводит к нагреву среды (проявляется в диапазонах ВЧ и СВЧ). Нагрев обусловлен одновременно ионной проводимостью и колебанием дипольных молекул воды и белков. Распределение тепловых полей зависит от частоты и конфигурации источника, формы и диэлектрических свойств тканей, тепловых свойств тканей и терморегуляционных способностей организма.

По мере увеличения поглощенной энергии (или плотности потока энергии воздействующего ЭМП выше 10 мВт/см²) нарушаются защитные механизмы, регулирующие температуру, что приводит к неконтролируемому повышению температуры тела. Наиболее уязвимы ткани с плохой циркуляцией крови и терморегуляцией (хрусталик глаза, семенные железы, желчный пузырь, участки желудочно-кишечного тракта).

Энергия, поглощенная единицей массы за единицу времени, служит основой дозиметрической оценки – так называемой удельной поглощенной мощности (в английской абревиатуре SAR), измеряемой в ваттах на килограмм.Если длина волны в тканях соизмерима с размерами облучаемого биологического объекта или отдельных его органов, то наблюдаются явления резонанса и стоячих волн, что приводит к росту электромагнитного поглощения.

Нетепловые (информационные) эффекты. Последствия данных эффектов весьма разноречивы. Приведем лишь те, которые встречаются во многих независимых исследованиях:

- изменение ионной проницаемости клеточных мембран под действием слабоинтенсивных ЭМП, что связывается с раковыми заболеваниями, в частности с лейкемией или раком крови (так имеются данные о заболевании лейкемией детей, проживающих вблизи от ЛЭП);

- неблагоприятное воздействие слабоинтенсивных ЭМП на центральную нервную систему (различают три степени воздействия: легкую, которая характеризуется начальным проявлением астенического и нейроциркулярного синдромов; среднюю, когда симптомы указанных синдромов усилены и сочетаются с начальными проявлениями эндокринных нарушений; тяжелую, при которой усилена симптоматика нарушений функций центральной нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем человека и появляются разнообразные психические нарушения);

- влияние на сердечно-сосудистую систему, в том числе снижение артериального давления и замедление ритма сердца (брадикардия);

- демодулирующее действие (наблюдались изменения электроэнцефалограмм и электрокардиограмм под воздействием ВЧ излучения).

5.4 Гигиеническое нормирование параметров эмп для населения

Нормативной базой в России являются санитарные правила и нормы, а также предельно допустимые уровни (ПДУ) для некоторых источников ЭМП.

В настоящее время достаточно активная работа по гигиеническому нормированию параметров ЭМП ведется в Европейском союзе. Европейский комитет по стандартизации в электротехнике (CENELEC) подготовил два «предстандарта», которые распространяются на частоты от 0 до 300 ГГц.

Зарубежные нормативные документы базируются главным образом на тепловом действии ЭМП при наличии ограничений на эффекты микрошоков, судорожных сокращений мышц и др. Стандарты опираются преимущественно на экспериментально-расчетные методы, причем выводы делаются на основе опытов с ярко выраженными поражениями биообъекта. Первичными нормируемыми параметрами являются токи и удельное поглощение в тканях, вторичными – интенсивности воздействующего ЭМП, приводимые к плотности потока мощности эквивалентной плоской волны. Такой подход позволяет непрерывно нормировать ЭМП во всем диапазоне от статического поля до СВЧ.

Отечественные нормативные документы основаны на комплексе биоэффектов, помимо теплового (влияние на нервную систему, эффекты слабоинтенсивных воздействий, кумуляция биоэффектов при хроническом действии ЭМП и др.). Такой подход требует значительного объема медико-биологических исследований и не позволяет интерполировать результаты нормирования на другие частотные диапазоны. Этим объясняется разрывный (ступенчатый) характер отечественных ПДУ, не перекрывающих весь частотный диапазон.

Особую группу представляют нормативные документы для излучений видеодисплейных терминалов персональных ЭВМ.

Электростатические поля. ПДУ напряженности электростатического поля в жилых и нежилых помещениях не должен превышать 15 кВ/м. Такой же ПДУ установлен для телевизоров, видеомониторов, осциллографов, эксплуатируемых в бытовых условиях.

Электрические поля промышленной частоты (50 Гц). Напряженность электрического поля промышленной частоты 50 Гц в жилых помещениях (на расстоянии от 0,2 м от стен и окон и на высоте 0,5 - 1,8 м от пола) не должна превышать 0,5 кВ/м.

Индукция магнитного поля промышленной частоты 50 Гц в жилых помещениях (на расстоянии от 0,2 м от стен и окон и на высоте 0,5 - 1,5 м от пола) не должна превышать 10 мкТ (временный норматив).

Электрическое и магнитное поля промышленной частоты 50 Гц в жилых помещениях оцениваются при полностью отключенных изделиях бытовой техники, включая устройства местного освещения. Электрическое поле оценивается при полностью выключенном общем освещении, а магнитное поле - при полностью включенном общем освещении.

Напряженность электрического поля промышленной частоты 50 Гц на территории жилой застройки от воздушных линий электропередачи переменного тока и других объектов не должна превышать 1 кВ/м на высоте 1,8 м от поверхности земли.

Индукция магнитного поля промышленной частоты 50 Гц на территории жилой застройки от воздушных линий электропередачи переменного тока и других объектов не должна превышать 50 мкТ (временный норматив) на высоте 1,8 м от поверхности земли.

Напряженность электрического поля и индукция магнитного поля промышленной частоты 50 Гц от изделий бытовой техники, в том числе от устройств местного освещения, оцениваются в соответствии с санитарно-эпидемиологическими требованиями к этим изделиям.

Измерение электромагнитных и электростатических полей следует проводить на расстоянии 100,1 см от изделий спереди, сзади и с боков (за исключением телевизионных приемников и видеомониторов телевизионных игровых автоматов).

Для телевизионных приемников и видеомониторов телевизионных игровых автоматов при диагонали экрана менее 51 см (20 дюймов) измерения проводятся на расстоянии 50±0,2 см спереди, с боков и сзади на уровне центра экрана (при диагонали экрана свыше 51 см измерения проводятся аналогичным образом, но на расстоянии 1±0,02 м), если инструкция по эксплуатации изделия не требует расположения пользователя на меньшем расстоянии.

Оценка переменных электрических и магнитных полей производится по среднеквадратичным значениям; электростатических полей - по максимальному значению. С допустимым значением сравниваются измеренные величины, к которым прибавлена погрешность измерения в соответствии с руководством по эксплуатации к средству измерения

Кроме того, вводятся следующие ПДУ для электрических полей, излучаемых воздушными линиями электропередачи напряжением 300 кВ и выше:

• в населенной местности вне зоны жилой застройки, а также на территориях огородов и садов – 5 кВ/м;

• на участках пересечения высоковольтных линий с автомобильными дорогами 1– 4 категории – 10 кВ/м.

• в населенной местности – 15 кВ/м;

• в труднодоступной местности и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения – 20 кВ/м.

Для защиты населения вдоль ЛЭП устанавливаются санитарно-защитные зоны, в пределах которых запрещается строить жилые и общественные здания. Границы таких зон вдоль трассы ЛЭП с горизонтальным расположением проводов и без средств снижения поля по обе стороны от нее устанавливаются на следующих расстояниях от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении, перпендикулярном к ЛЭП напряжением: 330 кВ – 20 м; 500 кВ – 30 м; 650 кВ – 40 м;1150 кВ – 55 м.

Передающие радиотехнические объекты (ПРТО). Уровни ЭМП, создаваемые ПРТО на селитебной территории, в местах массового отдыха, внутри жилых, общественных и производственных помещений, подвергающихся воздействию внешнего ЭМП РЧ, не должны превышать ПДУ, указанных в табл. П.4.1 Приложения 4 с учетом вторичного излучения.

ПДУ ЭМП РЧ для средств радио- и телевизионного вещания (диапазон частот 48,5-108; 174-230 МГц) определяются по формуле:

(5.9)

где E_ПДУ- значение ПДУ напряженности электрического поля, В/м; f - частота, МГц;

Напряженность электрического поля радиолокационных станций специального назначения, предназначенных для контроля космического пространства, радиостанций для осуществления связи через космическое пространство, работающих в диапазоне частот 150 - 300 МГц в режиме электронного сканирования луча, на территории населенных мест, расположенной в ближней зоне излучения, не должна превышать 6 В/м и на территории населенных мест, расположенных в дальней зоне излучения - 19 В/м.

При одновременном облучении от нескольких источников, для которых установлены одни и те же ПДУ, должны соблюдаться следующие условия:

(5.10)

(5.11)

где - напряженность электрического поля, создаваемая источником ЭМП подi-м номером; - плотность потока энергии, создаваемая источником ЭМП под i-м номером;- ПДУ напряженности электрического поля нормируемого диапазона;- ПДУ плотности потока энергии нормируемого диапазона;n - количество источников ЭМП.

При одновременном облучении от нескольких источников ЭМП, для которых установлены разные ПДУ, должны соблюдаться следующие условия:

, (5.12)

где Е_сумj - суммарная напряженность электрического поля, создаваемая источниками ЭМП j-го нормируемого диапазона; Е_ПДУj - ПДУ напряженности электрического поля j-го нормируемого диапазона; S_сумk - суммарная плотность потока энергии, создаваемая источниками ЭМП k-го нормируемого диапазона; S- ПДУ плотности потока энергииk-го нормируемого диапазона; m - количество диапазонов, для которых нормируется Е; q - количество диапазонов, для которых нормируется плотность потока энергии.

В целях защиты населения от воздействия ЭМП, создаваемых антеннами ПРТО, устанавливаются санитарно-защитные зоны (СЗЗ) и зоны ограничения с учетом перспективного развития ПРТО и населенного пункта. Границы СЗЗ определяются на высоте 2 м от поверхности земли по ПДУ. Зона ограничения представляет собой территорию, на внешних границах которой на высоте от поверхности земли более 2 м, уровни ЭМП превышает ПДУ. Внешняя граница зоны ограничения определяется по максимальной высоте зданий перспективной застройки, на высоте верхнего этажа которых уровень ЭМП не превышает ПДУ.

Для радиовещательных и телевизионных станций, имеющих ненаправленное излучение, санитарно-защитная зона имеет круговую форму.

В санитарно-защитных зонах и зонах ограничения запрещается строительство жилых зданий, эти зоны также не могут использоваться для размещения площадок для стоянки и остановки всех видов транспорта, предприятий по обслуживанию автомобилей, бензозаправочных станций, складов нефти и нефтепродуктов и т.п., а также как территория для размещения коллективных или индивидуальных дачных и садово-огородных участков.

Ряд специальных ПДУ разработан также для метеорологических РЛС и радиопередающих средств аэропортов гражданской авиации.

Передающие устройства сухопутной подвижной радиосвязи. Уровни ЭМП, создаваемые антеннами базовых станций на территории жилой застройки, внутри жилых и общественных помещений не должны превышать следующих ПДУ:

– в диапазоне частот 27 МГц f < 30 МГц - 10,0 В/м;

– в диапазоне частот 30 МГц f < 300 МГц - 3,0 В/м;

– в диапазоне частот 300 МГц f 2400 МГц - 10,0 мкВт/см.

Для подвижных станций сухопутной радиосвязи (переносные радиостанции, сотовые радиотелефоны, абонентские терминалы спутниковой связи) устанавливаются временные допустимые уровни (ВДУ) ЭМП непосредственно у головы человека ВДУ электромагнитных полей не должны превышать следующих значений:

– в диапазоне частот 27 МГц f <30 МГц - 45,0 В/м;

– в диапазоне частот 30 МГц f <300 МГц - 15,0 В/м;

– в диапазоне частот 300 МГц f 2400 МГц - 100,0 мкВт/см.

СВЧ печи, персональные ЭВМ, видеодисплейные терминалы. Для СВЧ печей предельно-допустимый уровень плотности потока энергии составляет 10 мкВт/см² для расстояний 50 см от любой точки корпуса печи.

Для ПЭВМ и видеодисплейных терминалов различают ВДУ ЭМП, которым ПЭВМ должна удовлетворять как продукция и ВДУ ЭМП на рабочих местах. В первом случае ВДУ ЭМП ПЭВМ не должны превышать значений, указанных в П.4.2 Приложения 4. ВДУ ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах пользователей, а также в помещениях образовательных, дошкольных и культурно-развлекательных учреждений, представлены в табл. П.4.3 Приложения 4.

Приведенные ПДУ не распространяются на бытовые телевизоры и телевизионные игровые приставки; средства визуального отображения информации микроконтроллеров, встроенных в технологическое оборудование; ПЭВМ транспортных средств; ПЭВМ, перемещающихся в процессе работы.

На уровни ЭМП на рабочих местах пользователей ПЭВМ сильное влияние оказывают ЭМП промышленной частоты (50 Гц), излучаемые питающими электрическими сетями.