1027_DLYaPEChATI

Контрольные вопросы:

1.Шум. Определение, классификация. Источники.

2.Вибрация. Определение, классификация, источники.

3.Инфразвук. Определение, классификация, источники.

4.Ультразвук. Определение, классификация, источники.

5.Приборы для измерения шума, вибрации, ультразвука, инфразвука.

6.Спектрограмма. Определение. Параметры для измерения и расчета.

7.Виброграмма. Определение. Параметры для расчета.

8.Сущность метода измерения вибрации вибрографом.

9.Частота, амплитуда, виброскорость, виброускорение. Понятие, рас-

чет.

10. Назовите профилактические мероприятия, направленные на устранение негативного действия вибрации и шума.

291

ТЕМА 29.

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Цель занятия: Изучить гигиеническую оценку электромагнитных излучений; методы оценки электромагнитных излучений радиочастот. Ознакомиться с основными приборами для определения физических характеристик электромагнитных полей.

Место проведения: учебно-профильная лаборатория гигиены труда кафедры общей гигиены.

Теоретическое обоснование темы:

С каждым годом человек все больше соприкасается с различными видами электромагнитных волн, как на производстве, так и в быту. Установлено, что действие электромагнитных полей оказывает существенное влияние на организм человека. В связи с этим, в целях охраны здоровья работающих и населения от возможного негативного влияния электромагнитных полей, создаваемых различными источниками (радиостанции, телецентры, промышленные установки для нагрева и др.) необходимо осуществление предупредительного и текущего санитарного надзора за строительством и вводом в эксплуатацию этих объектов.

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи - совокупность двух взаимосвязанных переменных полей: электрического и магнитного и распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн (ЭМВ). Человек различает только видимый свет, который занимает лишь узкую полоску спектра ЭМВ. Глаз человека не различает ЭМП, длина волны которых больше или меньше длины световой волны, поэтому мы не видим излучений передающей телевизионной башни, радиоантенны или линии электропередач. Все эти устройства, как и многие другие, использующие электрическую энергию, создают ЭМП, которые вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную электромагнитную обстановку.

Электромагнитные излучения представляют собой колебания, спектр частот и длина волн которых занимает диапазон, называемый шкалой Максвела.

Рис. 1. Шкала электромагнитных колебаний (Шкала Максвелла)

292

Характеристика электромагнитных полей и излучений

Классификация электромагнитных полей, принятая в гигиенической практике, приведена в таблице №1. Электромагнитный спектр включает в себя две основные зоны: ионизирующее и неионизирующее излучение, которые, в свою очередь, подразделяются на отдельные виды излучения.

Неионизирующее излучение объединяет все излучения и поля электромагнитного спектра, у которых не хватает энергии для ионизации материи. Граница между неионизирующим и ионизирующим излучением устанавливается на длине волны примерно в 1 нанометр (нм).

К неионизирующим электромагнитным излучениям и полям относят ЭМИ радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно статические электрические и постоянные магнитные поля, поскольку последние излучениями не являются.

Таблица 1.

Классификация ЭМП

Название ЭМП	Название ЭМИ		Диапазон частот		Диапазон длин волн
Статические	—			0		—
Радиочастотные	Крайне низкие	КНЧ	З...	ЗОГЦ	100.. .Мм
	Сверхнизкие	СНЧ	30...	300 Гц	10...		1Мм
	Инфранизкие	ИНЧ	0,3.	. . 3 кГц	1000.. .100 км
	Очень низкие	ОНЧ	3...	30 кГц	100.		..10км
	Низкие	НЧ	30. .	. 300 кГц	10...		1 км
	Средние	СЧ	0,3...	3 МГц	1...	0.1 км
	Высокие	ВЧ	3...	30 МГц	100		... 1м
	Очень высокие	ОВЧ	30...	300 МГц	10...		1м
	Ультра высокие	УВЧ	0,З...	З ГГц	1...		0,1м
	Сверхвысокие	СВЧ	З.-.ЗО ГГц		10...		1см
	Крайне высокие	КВЧ	ЗО...	ЗОО ГГц	10...		1 мм
	Гипервысокие	ГВЧ	0,З...	З ТГц	1...	0.1 мм
Оптические	Инфракрасные		...3 3, 75 х 102 ТГц		100...	0,8мкм
	Видимые		3, 75 х 102......	7,5х102ТГц	0,8...		0,4мш
	Ультрафиолетовые		......7,5х10 2ТГц 3х10 2ПГц		400...		1 нм
Ионизирующие	Рентгеновское излучение		. .3 х 102	....5х 104ПГц	...1000		6 пм
	Гамма-излучение		> 5 • 101ПГц		< ..		.б пм

293

Физические причины существования ЭМП связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное - вихревое электрическое: обе компоненты - напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля И непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. Этот феномен был описан в 1865г. Дж. К. Максвеллом в четырех уравнениях, которые известны как уравнения Максвелла.

Электромагнитное поле радиочастот в настоящее время широко используется в самых различных отраслях промышленности, медицине, науке. В таблице №2 приведено применение электромагнитных излучений в различных отраслях и видах технологических процессов.

		Таблица 2.
	Применение электромагнитных излучений
Частотно-волновая
характеристика		Применение: технологический процесс, установка, отрасль
частоты	длины волн
> 0 До 300 Гц	Свыше	Электроприборы, в том числе бытового назначения, высоко-
	1000км	вольтные линии электропередачи, трансформаторные под-
		станции, радиосвязь, научные исследования, специальная
		связь
0,3... 3 кГц	1000...100 км	Радиосвязь, электропечи, индукционный нагрев металла, фи-
		зиотерапия
		Сверхдлинноволновая радиосвязь, индукционный нагрев ме-
3... 30 кГц	100... 10 км	талла (закалка, плавка, пайка), физиотерапия, УЗ-установки,
		видеодисплейные терминалы (ВДТ)
		Радионавигация, связь с морскими и воздушными судами,
30...300 кГц	10.. .1км	длинноволновая радиосвязь, индукционный нагрев металлов,
		электрокоррозионная обработка, ВДТ, УЗ-установки
0,3...З МГц	1... 0,1 км	Радиосвязь и радиовещание, радионавигация, индукционный
		и диэлектрический нагрев материалов, медицина
3...30МГц	100. ..10м	Радиосвязь и радиовещание, международная связь, диэлек-
		трический нагрев, медицина, установки ЯМР, нагрев плазмы
		Радиосвязь, телевидение, медицина (физиотерапия, онколо-
30... 300 МГц	10.. .1 м	гия), диэлектрический нагрев материалов, установки ЯМР,
		нагрев плазмы
		Радиолокация, радионавигация, радиотелефонная связь, теле-
0,З...З ГГц	100... 10см	видение, микроволновые печи, физиотерапия, нагрев и диаг-
		ностика плазмы
		Радиолокация, спутниковая связь, метеолокация, радиоре-
З...З0 ГГц	10.. .1 см	лейная связь, нагрев и диагностика плазмы, радиоспектро-
		скопия
330... 300 ГГц	10... 1 мм	Радары, спутниковая связь, радиометеорология, медицина
		(физиотерапия, онкология)

294

Переменное электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн. Электромагнитные волны представляют собой взаимосвязанные колебания электрических и магнитных полей, составляющих единое электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.

Электромагнитные волны характеризуются набором параметров, включающих в себя частоту (f), длину волны (λ), напряженность электрического поля (E), напряженность магнитного поля (H), скорость распространения (с) и вектор плотности потока энергии (S).

Частота f определяется как количество полных изменений электрического или магнитного поля за секунду и выражается в герцах (Гц). Длина волны λ - это расстояние между двумя последовательными гребнями или впадинами волны (максимумами или минимумами).

Длина волны и частота колебаний связаны соотношением: Λ= с_

f√εrμr

где с - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (воздухе),

с = 3 • 108 м/с;

ег - относительная диэлектрическая проницаемость среды, для воздуха равна 1; μr - относительная магнитная проницаемость среды, дан воздуха равна 1.

Важной особенностью ЭМИ является деление его на «ближнюю» и «дальнюю» зоны.

В«ближней» зоне, или зоне индукции, находящейся на расстоянии R ≤ Λ/2π ≈ Λ/6 от источника излучения (точечного, т.е. источника, геометрические размеры которого много меньше длины волны излучения) ЭМП не сформировано. В этой зоне соотношение между Е и Н может быть самым различным и поэтому принято рассматривать каждую из них отдельно.

Магнитная составляющая в зоне индукции убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника, а электрическая - кубу расстояния.

В«дальней», волновой зоне (R> Λ/6), ЭМП сформировано и распространяется в виде бегущей волны. В этой зоне составляющие Е и Н изменяются в фазе, и между их средними значениями за период существует определенное соотношение (например, указанное выше).

Вдальней зоне наиболее важным параметром является плотность потока энергии S, которая в общем виде определяется векторным произведением

E и H

S=EH

На практике, как правило, при частотах ниже 300 МГц оцениваются напряженность электрического поля (Е, В/м) и напряженность магнитного поля (Н, А/м). И то, и другое поле является векторным, то есть характеризуется величиной и направлением в каждой точке. Для низкочастотного спектра магнитное поле часто выражается в терминах магнитной индукции В, единица измерения - тесла (Тл). Когда речь идет о полях в повседневном ок-

295

ружении, то удобно использовать более мелкую единицу - микротесла (мкТл). Перевод Ампер/м в теслы (для полей в воздухе) осуществляется по формуле: 1 [A/м≈1,25[мкТл].

При частотах выше 300 МГц оценивается плотность потока энергии S (Вт/м2).

Статические электрические поля представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока. Основными физическими параметрами являются напряженность поля (Е, В/м) и потенциалы (φ, В) его отдельных точек.

Постоянные магнитные поля создаются постоянными магнитами, электромагнитами, системами постоянного тока. Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются: напряженность Н(А/м) и магнитная индукция В (Тл).

Рис. 2. Электромагнитное поле антенны РЛС

1. Задний лепесток; 2. РЛС; 3. Боковые лепестки; 4. Передний лепесток; 5. Ось луча.

Передний и боковые лепестки, в свою очередь, делятся на зоны: ближняя, промежуточная, дальняя зона.

Источники электромагнитных полей

Все источники ЭМП в зависимости от происхождения подразделяются на естественные и антропогенные.

В спектре естественных электромагнитных полей условно можно выделить три составляющие:

•геомагнитное поле (ГМП) Земли;

•электростатическое поле Земли;

•переменные ЭМП в диапазоне частот от 10-3 до 1012 Гц. Антропогенные источники ЭМП в соответствии с международной

классификацией делятся на две группы:

• источники, генерирующие крайне низкие и сверхнизкие частоты от 0 до 3 кГц;

296

• источники, генерирующие излучение в радиочастотном диапазоне от

3кГц до 300 ГГц, включая СВЧ-излучение.

Кпервой группе относятся, в первую очередь, все системы производства, передачи и распределения электроэнергии (линии электропередач - трансформаторные подстанции, электростанции, системы электропроводки, различные кабельные системы); офисная электро- и электронная техника, транспорт на электроприводе: железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской - метро, троллейбусный, трамвайный.

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, персональные компьютеры.

Основными источниками излучения электромагнитной энергии в населенных местах служат антенные системы передающих радиостанций, которые используют диапазон частот от 30 кГц до 300 ГГц. Длинные радиоволны хорошо огибают земную поверхность и препятствия (лес, горы, города). Радиоволны среднего диапазона (с длиной 1000 - 100 м) относительно хорошо огибают препятствия и хорошо поглощаются почвой. Способность коротких радиоволн (КВ) перекрывать большие расстояния при малых мощностях передатчика посредством многократного отражения от ионосферы и поверхности земли позволила широко применять их на трансконтинентальных линиях связи.

Ультракороткие волны (с длиной I0 – 1 метр) при распространении вдоль поверхности земли не только сильно поглощаются почвой, но и плохо огибают препятствия и почти не отражаются от ионосферы. Связь в этом диапазоне возможна только на расстоянии прямой видимости. В УКВдиапазоне работают все телевизионные и радиовещательные передатчики с частотной модуляцией, местные службы связи.

Радиоволны СВЧ-диапазона (с длиной 1м – 1 мм) аналогично УКВ сильно поглощаются почвой трассы и не отражаются от ионосферы. Кроме того, некоторые участки этого диапазона значительно поглощаются парами воды, молекулами кислорода атмосферы. В этом диапазоне работают мощные радиолокаторы, а в дециметровом диапазоне - телевизионные передатчики.

Биологическое действие электромагнитных полей

Биологический эффект электромагнитных полей (ЭМП) зависит от диапазона частот, интенсивности воздействующего фактора, продолжительности облучения (экспозиции), характера излучения (непрерывное, модулированное) и режима облучения (постоянное, периодическое, интермиттирующее).

Механизм биологического действия ЭМП радиочастот обусловлен их тепловым и нетепловым эффектом. Тепловое действие ЭМП характеризуется

297

повышением температуры тела, а также локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток вследствие перехода в них электромагнитной энергии в тепловую за счет диэлектрических потерь.

Для ЭМП радиочастот при многократно повторяющемся их действии характерен кумулятивный биологический эффект. Данные клинических наблюдении позволяют выделить три характерных синдрома действия радио-

частотного излучения: астенический, астеновегетативный и диэнцефальный. На ранней стадии характерны жалобы на головную боль, утомленность нарушение сна, боль в области сердца, гипотензию, брадикардию. В выраженной стадии астенический синдром с вегетососудистой дисфункцией развивается по гипертоническому типу. При воздействии СВЧ-излучения может развиваться катаракта. Возможны изменения со стороны эндокринной системы - гиперфункция щитовидной железы, нарушение функции половых желез. Оценку интенсивности излучения ЭМП радиочастот на рабочих местах проводят согласно "Санитарным нормам дифференцированных по частоте предельно допустимых уровней для населения электромагнитного поля (СВЧдиапазона волн), создаваемого телевизионными станциями" № 4262-87, утвержденным МЗ СССР 07.03.87, и ГОСТ 12.1.006-84 "ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к

проведению контроля".

В рабочих помещениях контрольные измерения напряженности электромагнитного поля должны производиться не реже одного раза в год при максимальных мощностях генерирующих установок. При опытных и исследовательских работах измерения напряженности поля проводятся при каждом изменении условий труда. Результаты измерений вносятся в специальный эксплуатационный журнал с оформлением протокола измерений. Если при проведении измерений обнаруживаются интенсивности напряженности поля, превышающие допустимые величины, то проводятся необходимые мероприятия по их снижению.

Гигиенические нормативы ЭМП

Нормирование гипогеомагнитного поля. До настоящего времени во всем мире отсутствовали какие-либо гигиенические рекомендации, регламентирующие воздействие на человека ослабленных ГМП. В целях сохранения здоровья и работоспособности персонала начата разработка нормативнометодических документов, научно регламентирующих работу в гипогеомагнитных условиях.

На основании анализа результатов гигиенических исследований ГГМУ на объектах различного назначения, состояния здоровья работающих при разной степени ослабления ГМП, экспериментальных данных на животных, НИИ медицины труда РАМН совместно с ИБФ МЗ разработан гигиенический норматив «Временные допустимые уровни (ВДУ) ослабления интен-

298

сивности геомагнитного поля на рабочих местах», который включен в СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

Основными нормируемыми параметрами геомагнитного поля являются его интенсивность и коэффициент ослабления. Интенсивность геомагнитного поля оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н, А/м) или в единицах магнитной индукции (В,Тл).

Интенсивность ГМП на открытом пространстве, выраженная в величинах напряженности ГМП (Н0), характеризует собой фоновое значение напряженности ГМП, характерное для данной конкретной местности. Напряженность постоянного ГМП на территории Российской Федерации на высоте 1, 2-1,7 м от поверхности Земли может изменяться от 36 А, м до 50 А/м (от 45 мкТл до 62 мкТл).

Интенсивность постоянного магнитного поля внутри экранированного объекта, помещения, технического средства, выраженная в величинах напряженности (Нв), является суперпозицией напряженности проникающего ГМП, определяемого коэффициентом экранирования, и напряженности магнитного поля, обусловленного остаточной намагниченностью материала, из которого выполнена экранирующая конструкция (ННАМ).

Временный допустимый коэффициент ослабления интенсивности

ГМП (Ко) внутри экранированного объекта, помещения, технического средства равен отношению интенсивности ГМП открытого пространства (Но) к интенсивности внутреннего магнитного поля на рабочем месте (НВ):

К0=Но/Нв.

В соответствии с гигиеническим нормативом «Временные допустимые уровни (ВДУ) ослабления интенсивности геомагнитного поля на рабочих местах» допустимые уровни ослабления интенсивности геомагнитного поля на рабочих местах персонала внутри объекта, помещения, технического средства в течение рабочей смены не должны превышать 2 раз по сравнению с его интенсивностью в открытом пространстве на территории, прилетающей к месту их расположения.

Нормирование ЭСП. В соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» и ГОСТ 12.1.045-84. «ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» предельно допустимая величина напряженности ЭСП на рабочих местах устанавливается в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня.

Предельно допустимая напряженность электростатического поля (Епду) на рабочих местах обслуживающего персонала не должна превышать следующих величин:

-при воздействии до 1 часа — 60 кВ/м;

-при воздействии 2 часов — 42,5 кВ/м;

-при воздействии 4 часов — 30,0 кВ/м;

-при воздействии 9 часов — 20,0 кВ/м.

Нормативный документ «Допустимые уровни напряженности электростатических полей и плотности ионного тока для персонала подстанций и ВЛ

299

постоянного тока ультравысокого напряжения» № 6022-91 регламентирует условия сочетанного влияния указанных в названии факторов на персонал, обслуживающий энергосистемы постоянного тока ультравысокого напряжения.

В соответствии с требованиями документа ПДУ ЭСП и плотности ионного тока для полного рабочего дня составляют 15 кВ/м и 20 и А/ м2; для 5- часового воздействия -20 кВ/м и 25 нА/м2.

Допустимые уровни напряженности ЭСП регламентируются также на рабочих местах операторов ПВЭМ (СанПиН 2.2.2//2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»). В качестве временно допустимой величины напряженность электростатического поля не должна превышать 15 кВ/м.

Санитарно-эпидемиологическое нормирование внепроизводственных воздействий ЭСП осуществляется в соответствии с требованиями СанПиН 001-96 «Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях», СанПиН 2.1.2.1002-2000 «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям» и СН 2158-80 «Санитарно-гигиенический контроль полимерных стройматериалов, предназначенных для применения в строительстве жилых и общественных зданий», согласно которым ПДУ ЭСП для условий непрофессионального воздействия составляет 15 кВ/м.

Европейский комитет «CENELEC» предлагает в качестве контролируемого уровня воздействия ЭСП на население величину 14 кВ/м, т.е. практически совпадающую с принятой в России.

Нормирование ПМП. Нормирование и гигиеническая оценка постоянного магнитного поля (ПМП) осуществляется по его уровню дифференцировано в зависимости от времени воздействия на работника в течение смены с учетом условий общего (на все тело) или локального (кисти рук, предплечье) облучений. Уровни ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в кА/м или в единицах магнитной индукции (В) м/Тл (табл. 3).

Таблица 3.

ПДУ воздействия ПМП на работающих

			Условия воздействия
	Время воздейст-
		общее (на все тело)		локальное (ограниченное кистями
	вия за рабочий
				рук, плечевым поясом)
	день, минуты
		ПДУ	ПДУ	ПДУ	ПДУ
		напряженности,	магнитной	напряженности,	магнитной
		кА/м	индукции, мТл	кА/м	индукции, мТл
	61-480	8	10	8	10
	11-60	16	20	24	30
	0-10	24	30	40	50

300