Естественные и искусственные электромагнитные излучения. Защита от электромагнитных полей радиочастотного диапазона

Одним из биологически значимых физических факторов, формирующих экологическую ситуацию, являются электромагнитные поля различных диапазонов частот.

Электромагнитный фон Земли многие тысячелетия определялся, главным образом, естественным геоэлектрическим и геомагнитным полями, атмосферным электричеством (грозовые разряды), радиоизлучением солнца и галактик, а также живыми системами (люди, животные, растения).

Электрическое поле Земли направлено перпендикулярно к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы, имеет напряженностьЕу поверхности земли 130 В/м и с высотой убывает примерно по экспоненциальному закону (на высоте 9 км она <5 В/м).

Годовые измененияЕсходны по характеру на всем земном маре и достигают максимума в январе-феврале (до 150-250 В/м) и минимума в июне-июле (100-120 В/м).

Суточные вариации электрического поляатмосферы связаны с суммарной грозовой деятельностью по земному шару, но зависят также от местной грозовой деятельности.

Частотный спектр атмосферного электричества простирается в диапазоне от сотен Гц до десятков МГц. Максимум интенсивности их 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.

В средних широтах наибольшее число гроз приходится на июнь-июль, наименьшее - на зимние месяцы. Во время вспышек на Солнце интенсивность грозовой деятельности усиливается.

Напряженность магнитного поля землиНхарактеризуется двумя параметрами -горизонтальной и вертикальной составляющими.Горизонтальная составляющаямаксимальна у экватора (20-30 А/м) и убывает к полюсам до единиц А/м.

Вертикальная составляющаяу полюсов составляет около 50-60 А/м, уменьшаясь у экватора до пренебрежимо малой величины.

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

Спектр радиоизлучения Солнца и галактикзанимает область приблизительно от 10 МГц до 10 ГГц. В "спокойном" состоянии интенсивность (П) солнечного излучения находится в пределах 10^-8-10^-10Вт/м²(МГц). Во время вспышек излучение усиливается в несколько раз.

Спектр и интенсивность радиоизлучения галактик близки к спектру и интенсивности "спокойного" Солнца.

Широкое использование электромагнитной энергии в науке, производстве и быту привело к заметному изменению электромагнитного фона Земли, создаваемого естественными источниками.

Основными искусственными источниками электромагнитной энергиивысокочастотного (ВЧ, длины волн от 3 км до 10 м) и ультравысокочастотного (УВЧ, длины волн от 10 до 1 м) диапазоновявляютсярадиотехнические объекты радиосвязи, радиовещания и телевидения, а сверхвысокочастотного диапазона (СВЧ, длины волн от 1 м до 1 мм) - радиолокационные установки различного назначения (радионавигация, радиоастрономия и др.).

Определенный вклад в формирование электромагнитного фона окружающей среды вносят воздушные линии электропередач(ЛЭП) высокого напряжения.

Интенсивность радиоизлучения(напряженность поля) искусственных источников определяется мощностью всех излучающих радиосредств земного шара, находится в пределах от десятков мкВ до десятков мВ на метр и характеризуется выраженными суточными колебаниями, которые зависят от условий распространения радиоволн.

В настоящее время уровни электромагнитных полей в некоторых населенных пунктахзначительно превышают предельно допустимые значения, установленные для населения.

Эколого-гигиеническое значение электромагнитных полей. О биологической значимости электромагнитных полей (ЭМП) радиочастотного диапазона свидетельствуют как давние наблюдения за последствиями воздействий на все живые организмы излучений космического, земного и околоземного происхождения, так и экспериментальные исследования последних десятилетий. При этом установлено, чтовоздействие искусственных ЭМП на биообъекты обусловлено не только энергетическими, но и информационными характеристиками, вызывая тепловое и нетепловое действие.

При обследовании больших контингентов людей в производственных условиях показано, что количество и частота жалоб на ухудшение самочувствия возрастает с увеличением профессионального стажа, причем, при хроническом облучении более ранние и более выраженные реакции обнаруживаются со стороны нервной системы.Психоневрологические симптомы могут проявляться в видепостоянной головной боли, повышенной утомляемости, слабости, нарушении сна, повышенной раздражительности, ослаблении памяти, внимания, иногда наблюдается приступообразная головная боль, побледнение кожных покровов, адинамия и обморочное состояние,

При длительном воздействии сверхвысокочастотных излучениймогут иметь место изменения не только в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной системах, но и изменения показателей крови, помутнение хрусталика (катаракта), трофические нарушения (выпадение волос, похудение, ломкость ногтей и т.п.).

Наиболее характерными при воздействии радиоволн всех диапазонов являютсяотклонения от нормального состояния центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы человека. К числу неблагоприятных воздействий на человека,следует добавитьмутагенное действие, а также временную стерилизацию при облучении интенсивностями выше теплового порога.

Длительное воздействие электромагнитных полей токов промышленной частоты, источником которых являются токоведущие части действующих электроустановок, может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, сильных болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса.

Негативное влияние ЭМП, в том числе угнетение защитной реакции, значительно возрастает при совокупном воздействии ЭМП с другими вредными факторами окружающей среды(увеличение радиационного фона, химическое загрязнение воздушного и водного бассейнов, грунта, почв и т.д.).

При многократном воздействии ЭМП наблюдается кумулятивный эффект.

Нормирование и гигиеническая оценка электромагнитных полей.Гигиеническая оценка электромагнитного полязаключается в измерении или расчете (при прогнозировании) ожидаемых уровней нормируемых энергетических характеристик поля и сравнении их фактических значений на рабочих местах (в рабочей зоне) или на территории жилой застройки с предельно допустимыми величинами в зависимости от продолжительности воздействия.

Оценка опасности воздействия на человека электромагнитных полей токов промышленной частотыпроизводится по величине электромагнитной энергии, поглощенной телом человека. Реакция организма человека на составляющие электромагнитного поля не является одинаковой, поэтому при оценке условий работы необходимо учитывать электрическую и магнитную напряженность поля.Неблагоприятные воздействия токов промышленной частоты проявляются только при напряженности магнитного поля порядка 160-200 А/м. Практически при обслуживании даже мощных электроустановок высокого напряжения магнитная напряженность поля не превышает 20-25 А/м, поэтому оценку потенциальной опасности воздействия электромагнитного поля достаточно производить по величине электрической составляющей напряженности поля.

Согласно ГОСТ 12.1.002. ССБТ «Электрические поля промышленной частоты, Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах» предельно допустимый уровень напряженности воздействующего электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м. Пребывание в электрическом поле напряженностью не более 5 кВ/м включительно допускается в течение рабочего дня, при напряженности 20-25 кВ/м - не более 10 минут, а в промежутке 5-20 кВ/м допустимое время пребывания определяется по формуле:

Т = 50/Е-2,

где Т- допустимое время пребывания в электрическом поле при соответствующем уровне напряженности в часах;

Е- напряженность воздействующего электрического поля в контролируемой зоне в кВ/м.

Аналогичным образом может быть рассчитана допустимая напряженность в зависимости от времени пребывания в электрическом поле.

Контроль фактических значений напряженностей электрических полей осуществляетсяпри приемке в эксплуатацию электроустановок, при изменении их конструкций, а также в порядке текущего санитарного надзора.

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

Для жилой территории предельно допустимые уровни (ПДУ) распространяются на диапазон частот 30 кГц - 300 ГГц (табл. 1).

Таблица 1 - ПДУ ЭМП для населения

№ диапазона	Частоты	Длина волны	ПДУ
5 6 7 8 9 10	30-300 кГц 0,3-3 МГц 3-30 МГц 30-300 МГц 300-3000 МГц 3-30 ГГц	10-1 км 1-0,1 км 100-10 м 10-1 м 1-0,1 м 0,1-0,01 м	25 В/м 15 В/м 10 В/м 3 В/м 10 мкВт/см^2 10 мкВт/см^2