125

промышленные вентиляционные установки, холодновысадочное и штамповочное оборудование, кузнечное производство и др.).

Инфразвуковые колебания ввиду их большой длины волны характеризуются незначительным поглощением. По этому инфразвуковые волны в воздухе, в воде и в земной коре могут распространяться на очень большие расстояния, что используется как предвестник стихийных бедствий. В конце 60-х годов прошлого столетия французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвук определенных частот может вызвать у человека тревожность и беспокойства. Слабые инфразвуки действуют на вестибулярный аппарат и вызывают ощущение морской болезни.

Длительное воздействие инфразвуковых колебаний на организм человека приводит к появлению утомляемости, головокружению, нарушению сна, психическим расстройствам, нарушению периферического кровообращения, функции центральной нервной системы и пищеварения. Колебания, с уровнем звукового давления более 120-130 дБ в диапазоне частот от 2 до 10 Гц могут приводить к резонансным явлениям в организме.

Для органов дыхания опасны колебания с частотой 1-3 Гц, для сердца – 3- 5 Гц, для биотоков мозга – 8 Гц, для желудка – 5-9 Гц.

Опасность инфразвука усугубляется тем, что колебания, имея большую длину, распространяются на большие расстояния без заметного ослабления.

Уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц должны быть не более 105 дБ, а в полосе с частотой 32 Гц – не более 102 дБ.

Снижение неблагоприятного воздействия инфразвука достигается комплексом инженерно-технических и медицинских мероприятий, основными из которых являются: устранение причин генерации инфразвука в источнике оборудования (повышение жесткости конструкций больших размеров), устранение низкочастотных вибраций, применение глушителей реактивного типа (резонансных и камерных), применение индивидуальных средств защиты (специальные противошумы) и проведение медицинской профилактики (предварительных и периодических медицинских осмотров).

Первостепенное значение в борьбе с инфразвуком имеют методы, снижающие его возникновение и ослабление в источнике, так как методы, использующие звукоизоляцию и звукопоглощение малоэффективны.

3.5Защита от неионизирующих электромагнитных излучений

3.5.1Естественные и искусственные источники электромагнитных

полей

Одним из биологически значимых физических факторов, определяющих экологическую ситуацию на Земле, являются электромагнитные излучения различного происхождения и различных диапазонов частот.

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи. Всякое электрически заряженная частица окружена

126

электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое. ЭМП может существовать и в свободном, отделенном от заряженных частиц состоянии в виде движущихся со скоростью близкой к 300 км/с фотонов или вообще в виде извлеченных с этой скоростью электромагнитных волн.

Спектр электромагнитных колебаний по частоте охватывает свыше 20 порядков, от 5·10-3 до 1021 Гц. В зависимости от энергии фотонов его подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излучений. В гигиенической практике к неионизирующим излечениям относят также электрические и магнитные поля.

Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение – ЭМИ) характеризуется векторами напряженности Е и магнитного Н полей, которые отражают силовые свойства ЭМП.

В электромагнитной волне векторы Е и Н всегда взаимно перпендикулярны. В вакууме и в воздухе Е=377 Н. Длина волны λ, частота колебаний f и скорость распространения электромагнитных волн в воздухе с связаны соотношением:

c = λ f .

Например, для промышленной частоты f=50 Гц длина волны λ=300/50=6

км.

Около источника ЭМП выделяют ближнюю зону, или зону индукции, которая находится на расстоянии r≤λ/2π , и дальнюю зону, или зону излучения, в которой r>λ/2π . В зоне индукции электрическое и магнитное поля можно считать независимыми друг от друга. По этому количественными характеристиками поля в этой зоне являются напряженность электрической Е и магнитной Н составляющих. В зоне измерения (волновой зоне), где уже сформировалась бегущая электромагнитная волна, наиболее важным параметром является плотность потока энергии (интенсивность), которая в общем виде определяется векторным произведением Е и Н, а для сферических волн при распространении в воздухе может быть выражена в следующем виде:

ППЭ(П) = 4πРистr 2 , Вт/м2,

где Рист – мощность излучения; r – расстояние от источника.

Многие тысячелетия электромагнитный фон Земли формировался, главным образом, естественными источниками, основными из которых являются геоэлектрическое и геомагнитное поля, излучения космического, солнечного и околоземного происхождения, а также излучения живых организмов.

Электрическое поле Земли направлено перпендикулярно к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. У поверхности Земли напряженность его составляет порядка

130 В м и с высотой убывает приблизительно по экспоненциальному закону. На высоте около 9 км напряженность уменьшается до 5 В м.

Годовые изменения электрического поля Земли сходны по характеру на

127

всем земном шаре и достигают максимума в январе – феврале (до 150-250 В м) и минимума в июне – июле (100-120 В м). Суточные вариации, обусловлены в

основном грозовой деятельностью как по земному шару, так и местной грозовой активностью.

Частотный спектр атмосферного электричества простирается в диапазоне

от сотен	Гцдо десятковМГц. Максимум интенсивности (напряженности)
находится	вблизи 10 кГц и убывает с частотой. Интенсивность грозовой

деятельности всегда и везде минимальна в утренние часы и повышается к ночи. В холодное время максимум отмечается среди ночи, в теплое – в 15-18 часов. Во время вспышек на Солнце интенсивность грозовой деятельности усиливается.

Магнитное поле Земли характеризуется двумя параметрами – горизонтальной и вертикальной составляющими.

Горизонтальная составляющая имеет максимальную напряженность у экватора (20-30 Ам), которая убывает к полюсам до единиц Ам.

Вертикальная составляющая у полюсов имеет напряженность порядка 5060 Ам, уменьшаясь у экватора до пренебрежительно малой величины.

При высокой солнечной активности к Земле могут подходить высокоэнергетические частицы солнечной плазмы. Они вызывают магнитные бури, нарушающие структуру геомагнитного поля (магнитосферу).

Спектр космического и солнечного излучения занимает область приблизительно от 10 МГц до 10 ГГц. В «спокойном» состоянии интенсивности (плотность истока энергии) солнечного излучения находится в пределах 10−10 −10−8 Втм2 . Во время вспышек излучение усиливается в несколько раз.

Спектр и интенсивность излучения галактик близки к спектру и интенсивности солнечного излучения.

Электромагнитная энергия различных диапазонов частот в настоящее время широко применяется в промышленности, науке, быту. Высокие и ультравысокие частоты используются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, в промышленных установках и технологических процессах для нагрева, закалки и ковки металла, термической обработки диэлектриков и полупроводников. Сверхвысокие частоты применяются в радиолокации различного назначения, ядерной физике, медицине, промышленности, быту, в системах наземной и спутниковой связи и других коммуникационных системах (сотовая связь и др.).

Всвязи с этим значительное воздействие на электромагнитный фон Земли стали оказывать искусственные источники электромагнитного поля (ЭМП). В результате уже в настоящее время практически все население земного шара в большей или меньшей степени подвергается воздействию надфоновых уровней ЭМП.

Впроцессе эволюционного развития все живые существа на Земле

128

приспособились к определенным изменениям природных электромагнитных полей и, по мнению большинства исследователей, вынуждены были выработать по отношению к ним не только защитные механизмы, но и в какой-то степени включить их в свою жизнедеятельность. Поэтому увеличение или уменьшение параметров ЭМП, значительно отличающихся от адекватных, могут вызвать в организмах функциональные сдвиги, в ряде случаев перерастающих в патологические.

О биологической значимости ЭМП свидетельствуют как давние наблюдения, так и экспериментальные исследования на различном уровне организации биологических систем. При этом установлено, что воздействие искусственных ЭМП на биообъекты обусловлено не только энергетическими, но и информационными его характеристиками, вызывая тепловое и нетепловое действие.

Тепловой механизм воздействия современная теория признает при относительно высоких уровнях (к примеру, в диапазоне сверхвысоких частот это более 1 мВт/см2). Информационные биоэффекты проявляются при более низких уровнях ЭМП. В этом случае механизмы воздействия ЭМП еще мало изучены, хотя достоверно установлено, что на биологическую реакцию, в таких случаях кроме интенсивности, влияют частота и комбинация частот излучения, продолжительность облучения, модуляция сигнала, периодичность действия и др. Сочетание этих параметров может привести к существенно различающимся реакциям и последствиям облучаемого организма.

Многочисленные исследования позволили установить, что наиболее чувствительными к действию ЭМП является нервная, сердечно-сосудистая, иммунная и эндокринная системы, при этом выявлена повышенная опасность ЭМП для растущих организмов, а также людей с заболеваниями указанных критических систем организма.

При хроническом облучении более ранние и более выраженные реакции обнаруживаются со стороны нервной системы, на уровне нервной клетки и структурных образований по передаче нервных импульсов. Изменяется проницаемость гемато-энцефалического барьера, угнетается высшая нервная деятельность. Психоневрологические симптомы проявляются в виде постоянной головной боли, повышенной утомляемости, слабости, нарушении сна, повышенной раздражительности, ослаблении памяти и внимания, могут развиваться стрессовые реакции. При многолетнем облучении биоэффекты могут накапливаться, в результате чего, возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы в центральной нервной системе, опухоли мозга, лейкозы, гормональные заболевания и др.

Нарушение функции сердечно-сосудистой системы чаще всего проявляется в виде нейроциркуляторной дистонии, наклонности к гипотонии, болей в области сердца и др. Возможны фазовые изменения и состав периферической крови с последующим развитием умеренной лейкопении, нейропении и эритроцитопении.

В развитии информационных (нетепловых) реакций организма важную

129

роль играют некоторые формы модуляции, возможность возникновения так называемых резонансных эффектов, наличие частотных и амплитудных окон, обладающих высокой биологической активностью на клеточном уровне, при воздействии ЭМП на центральную нервную и иммунную системы.

Воздействие ЭМП незначительных интенсивностей на фоне действия физических и химических факторов усугубляет негативные последствия, а при некоторых их сочетаниях могут развиваться ярко выраженные патологические реакции.

При длительном воздействии СВЧ-излучений могут иметь место изменения в крови, помутнение хрусталика (катаракта), трофические нарушения (выпадение волос, похудение, ломкость ногтей) и др.

Таким образом, признанная биологическая значимость ЭМП, все возрастающая роль искусственных источников ЭМП в формировании электромагнитной обстановки в производственной и окружающей среде являются важной предпосылкой для освоения будущими специалистами и руководителями производств методик гигиенической оценки и прогнозирования электромагнитных полей в рабочей зоне и жилой территории, определения санитарно – защитных зон и применения других инженерно – технических способов и средств по снижению вредного воздействия ЭМП на организм человека.

3.5.2Гигиеническая оценка и нормирование ЭМП

впроизводственных условиях

Гигиеническая оценка электромагнитного поля заключается в измерении или расчете (при прогнозировании) ожидаемых уровней нормируемых энергетических характеристик поля (напряженностей электрической E , В/м и магнитной H , А/м составляющих в диапазонах высоких (30 кГц – 30 МГц) и

ультра высоких (30 – 300 МГц) частот и плотности потока энергии ППЭ, Вт/м2

(мкВт/см2 ) в диапазоне сверхвысоких частот (300 МГц – 300 ГГц)) и сравнении их фактических значений на рабочих местах (в рабочей зоне) с предельно допустимыми EПД , НПД , ППЭПД в зависимости от продолжительности

воздействия.

Достоверная оценка опасности и вредности электромагнитного поля на производстве позволяет определить необходимость проведения профилактических мероприятий против их вредного воздействия на организм людей и применения способов и средств защиты.

Рассчитанные значения нормируемых энергетических характеристик поля допускается использовать для гигиенической оценки его на планируемых производствах или объектах с источниками электромагнитных излучений, то есть для прогнозирования электромагнитной обстановки в том или ином производственном помещении или жилой зоне.

Расчетные формулы для определения E, H , ППЭ представлены в таблице

130

3.6.

Таблица3.6

	Частота	Формулы для расчета									Обозначения
	ЭМП	нормируемых параметров
	от 30				I L						I, А - ток в проводнике (антенне);
		E =								,В/м	L, м - длина проводника (антенны);
	кГц		2 π ε ϖ r3
	до 300	H =			I L		, А/м				ε, Ф/м - диэлектрическая проницаемость среды;
	МГц			4	π r 2						ϖ, рад/с – круговая частота поля.
		ППЭ ≈			Ризл				Ф ,		Ризл ,Вт – излучаемая мощность;
	от 300				4 π r 2					З	r, м – расстояние до излучателя;
	МГц			Вт/м2
											g - коэффициент усиления антенны;
	до 300				Ризл g
		ППЭ ≈							Ф ,		ФЗ - фактор земли, зависящий от типа передатчика
	ГГц				4 π r			2		З
											и характеристики трассы.
				Вт/м		2

Для одиночного прямолинейного проводника с током напряженностью магнитного поля Н можно определить по закону полного тока H = I 2π r , где I

– ток, А; r – расстояние от проводника до рассматриваемой точки, м. (Например, при токе в однофазной сети, равном 3А, и при условии, что обратный провод находится на достаточно большом расстоянии, чтобы его полем можно пренебречь, на расстоянии 0,05м напряженность будет равна

H = 3	2π 0,05	≈10 A	м	; что при длительном воздействии, как считается в

настоящее время представляется небезвредным).

В диапазоне частот 300 Гц – 30 кГц устанавливаются фиксированные значения предельно допустимых уровней, равные их электрической составляющей 1000 В/м (для условий шахт – 500 В/м), по магнитной составляющей – 25 А/м.

Для персонала предельно допустимое значение E и H в диапазоне частот 30 кГц – 300 МГц на рабочем месте следует определять исходя из допустимой энергетической нагрузки и времени воздействия по формулам:

EПД =	ЭНЕПД ,	НПД =	ЭННПД ,
	Т		Т
где Т , ч – время воздействия;		ЭНЕПД , (В/м) 2 ч и ЭННПД , (А/м) 2 ч –

предельно допустимое значение энергетической нагрузки в течение рабочего дня (таблица 3.7).

131

Таблица3.7 Предельнодопустимыезначенияэнергетическойнагрузки

	Параметр		Предельные значения в диапазоне частот, МГц
			от 0,03 до 3,0	свыше 3 до 30	свыше 30 до 300
	ЭНЕПД	, (В/м) 2 ч	20000	7000	800
	ЭННПД	, А/м) 2 ч	200	-	-

Для диапазона 30 кГц – 300 ГГц при воздействии на персонал ЭМП от нескольких источников, работающих в частотных диапазонах, для которых установлены единые предельно допустимые уровни, следует определят суммарную нагрузку при равных ПДУ по формулам:

ЭНЕ1 + ЭНЕ2 +... + ЭНЕn ≤ ЭНЕПД , ЭНН1 + ЭНН2 +... + ЭННn ≤ ЭННПД ,

ЭНППЭ1 + ЭНППЭ2 +... + ЭНППЭn ≤ ЭНППЭПД .

При наличии источников, работающих в частотных диапазонах, для которых установлены разные значения ПДУ, безопасность воздействия ЭМП оценивается суммой отношений энергетических нагрузок, создаваемых каждым источником и соответствующим предельно допустимым значениям параметра:

	ЭНЕ	+	ЭНЕ	2	+	+	ЭНЕ	n
	1
	ЭНЕПД1		ЭНЕПД 2				ЭНЕПДn ≤1.
						…

При воздействии на персонал ЭМП с различными нормируемыми параметрами безопасность воздействия оценивается по критерию:

ЭНППЭ		+		ЭНЕ
ЭНППЭ				ЭНЕ	ПД	≤1	,
ПД
ЭНППЭ		+		ЭНН
ЭНППЭ				ЭНН	ПД	≤1.
ПД

Одновременное воздействие электрического и магнитного полей в диапазоне от 0,03 до 3,0 МГц следует считать допустимыми при условии:

		ЭНН	+	ЭНЕ
		ЭННПД		ЭНЕПД	≤1.
Предельно допустимые значения ППЭ в диапазоне частот 300 МГц – 300
ГГц следует определять	исходя из допустимой энергетической нагрузки
( ЭПППЭПД , равной 2 Вт ч/м2	или 200 мкВт ч/см2 )и времени воздействия (T ,ч) по
формуле

ППЭПД = К ЭНППЭПД Т ,