Действия ЭМП на организм человека

Некоторые общие сведения

Защита от воздействия электромагнитных полей (Четырнадцатая лекция)

В настоящее время широкое распространение получили процессы и устройства, в которых используются электростатические и электромагнитные поля.

Высокие и сверхвысокие частоты применяются при СВЧ-нагревах и сушке, радиоспектроскопии, при проверке, настройке, испытаниях радио- и телеаппаратуры и т. д.

Применение этих частот позволяет получить значительный экономический эффект, значительно улучшить условия труда, но образующиеся при этом электромагнитные поля оказывают вредное воздействие на человека, если не принимать мер по его защите.

Известно, что вокруг проводника с током возникает одновременно электрическое и магнитное поле. При переменном токе эти поля связаны друг с другом, и поэтому их рассматривают как единое электромагнитное поле (ЭМП).

Электромагнитное поле самостоятельно распространяется в пространстве. Оно изменяется с той же частотой, что и ток, его образующий. Расстояние, на которое поле распространяется за один период, называется длиной волны (l). Скорость распространения электромагнитной волны в данной среде зависит от диэлектрической постоянной и магнитной проницаемости среды и для воздуха равна скорости света – 300 000 км/с.

Электромагнитные поля подразделяются:

- на поля ВЧ (высокой частоты) с частотами от 6×10⁴ до 3×10⁷ Гц и длинами волн от 5000 до 10 м;

- поля УВЧ (ультравысокой частоты) с частотами от 3×10⁷ до 3·10⁸ Гц и длинами волн от 10 до 1м;

- поля СВЧ (сверхвысокочастотные) с частотами от 3×10⁸ до 3·10¹¹ Гц и длинами волн от 1 до 0,001 м.

Основными источниками создания ЭМП являются:

· для полей ВЧ и УВЧ:

– элементы колебательного контура;

– высокочастотные трансформаторы;

– линии передачи высокочастотной энергии;

– рабочие органы (индуктор, конденсатор);

· для полей СВЧ:

– антенные устройства;

– отдельные СВЧ-блоки (магнетроны, лампы бегущей волны и т. п.).

В гигиенической практике принято лучистую энергию любой части спектра электромагнитных волн выражать интенсивностью облучения.

Интенсивность облучения – это величина потока энергии, падающей на единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно потоку энергии, в единицу времени. Интенсивность облучения (энергетическая нагрузка на организм) измеряется в Вт/м², точнее, в мкВт/см²; напряжённость электрического поля (Е) – в В/м; напряжённость магнитного поля (Н) – в А/м.

Тело человека представляет собой многослойную структуру, в которой электромагнитная волна многократно отражается, преломляется и поглощается различными тканями неодинаково. Поглощение зависит и от частоты излучения; так, при частотах до 10⁶ Гц размеры тела человека малы по сравнению с длиной волны и процессы взаимодействия излучения с тканями выражены слабо. При более высоких частотах размеры тела и даже толщины отдельных слоёв тканей соизмеримы с длинами волн. Диэлектрические потери в этом случае становятся существенными и различными для различных тканей.

Поглощённая тканями энергия электромагнитного излучения превращается в тепловую энергию. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять это избыточное тепло, возможно повышение температуры тела. Некоторые органы и ткани человека, обладающие слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению (мозг, глаза, почки, кишечник).

Перегревание отдельных тканей и органов ведёт к их заболеваниям, а повышение температуры тела на 1 °С и выше вообще не допустимо.

Влияние электромагнитных излучений заключается не только в их тепловом воздействии. Микропроцессы, протекающие в организме под действием излучений, заключаются в поляризации макромолекул тканей и ориентации их параллельно электрическим силовым линиям, что может приводить к изменению свойств молекул; особенно для человеческого организма важна поляризация молекул воды.

Таким образом, степень воздействия ЭМП на организм человека зависит от интенсивности облучения, длительности воздействия и диапазона частот.

Длительное и систематическое воздействие на человека полей ВЧ и УВЧ вызывает:

- повышенную утомляемость;

- головную боль;

- сонливость;

- гипертонию;

- боли в области сердца.

Длительное и систематическое воздействие на человека полей СВЧ вызывает, кроме того:

- изменения в крови;

- катаракту (помутнение хрусталика глаза);

- нервно-психические заболевания.

Функциональные нарушения, вызванные биологическим действием ЭМП, могут накапливаться (кумулироваться) и до некоторой степени являются обратимыми, но эта обратимость не беспредельна и зависит как от интенсивности и длительности облучения, так и от индивидуальных особенностей организма.

Кроме того, на результат воздействия влияет также характер ЭМП на рабочем месте. Установлено, что на расстоянии до 1/6l (точнее, l/2p) от источника преобладают поля индукции, в связи с чем зона с радиусом в 1/6l от источника называется зоной индукции. В зоне индукции человек находится в периодически сменяющих одно другое электрических и магнитных полях и, следовательно, облучение в этой зоне характеризуется напряжённостями обеих составляющих поля: электрической и магнитной.

Гигиеническое нормирование электромагнитных полей. Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона (РЧ-диапазона)осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006–84 и СанПиН 2.2.4.1191-03. Для частотного диапазона 30 кГц...300 МГц предельно допустимые уровни излучения определяются по энергетической нагрузке, создаваемой электрическим и магнитным полями,

,

где Т – время воздействия излучения в часах.

Предельно допустимая энергетическая нагрузка зависит от частотного диапазона и представлена в табл. 10.

Таблица 10

Предельно допустимая нагрузка

Диапазоны частот*	Предельно допустимая энергетическая нагрузка
ЭН Е доп, (В/м)^2·ч	ЭННдоп, (А/м)^2·ч
30 кГц…3 МГц
3…30 МГц		Не разработаны
30…300 МГц		0,72
300 МГц…300 ГГц		Не разработаны
* Каждый диапазон исключает нижний и включает верхний пределы частот

Максимальное значение для ЭН _Е составляет 20 000 В² × ч/м², для ЭН _Н – 200 А² × ч/м². Используя указанные формулы, можно определить допустимые напряженности электрического и магнитного полейи допустимое время воздействия облучения:

(22)

Для частотного диапазона 300 МГц...300 ГГц при непрерывном облучении, допустимая ППЭ зависит от времени облучения и определяется по формуле

(23)

где Т – время воздействия в часах.

Для излучающих антенн, работающих в режиме кругового обзора, и локального облучения кистей рук при работе с микроволновыми СВЧ-устройствами предельно допустимые уровни определяются по формуле

(24)

где k = 10 для антенн кругового обзора и 12,5 – для локального облучения кистей рук, при этом, независимо от продолжительности воздействия, ППЭ не должна превышать 10 Вт/м², а на кистях рук – 50 Вт/м².

Несмотря на многолетние исследования, сегодня ученым еще далеко не все известно о влиянии ЭМП на здоровье человека. Поэтому лучше ограничивать облучение ЭМИ, даже если их уровни не превышают установленные нормативы.

При одновременном воздействии на человека ЭМИ различных РЧ-диапазонов должно выполняться условие

(25)

где Е_i, Н_i,ППЭ _i – соответственно реально действующие на человека напряженность электрического и магнитного поля, плотность потока энергии ЭМИ;

ПДУ _Еi, ПДУ _Еi, ПДУ_{ППЭ i} – предельно допустимые уровни для соответствующих диапазонов частот.

Нормирование ЭМИ промышленной частоты (50 Гц) в рабочей зоне осуществляется по ГОСТ 12.1.002–84. Расчеты показывают, что в любой точке ЭМП, возникающего в электроустановках промышленной частоты, напряженность магнитного поля существенно меньше напряженности электрического поля. Так, напряженность магнитного поля в рабочих зонах распределительных устройств и линий электропередач напряжением до 750 кВ не превышает 20…25 А/м. Вредное же действие магнитного поля на человека проявляется лишь при напряженности поля свыше 150 А/м. Поэтому сделан вывод, что вредное действие ЭМП промышленной частоты может быть обусловлено лишь действием электрического поля. Для ЭМП промышленной частоты установлены предельно допустимые уровни напряженности электрического поля.

Допустимое время пребывания персонала, обслуживающего установки промышленной частоты, определяется по формуле

(26)

где Т – допустимое время нахождения в зоне с напряженностью электрического поля Е в часах;

Е – напряжённость электрического поля в кВ/м.

Из формулы видно, что при напряженности 25 кВ/м пребывание в зоне недопустимо без применения индивидуальных средств защиты человека, при напряженности 5 кВ/м и менее допустимо нахождение человека в течение всей 8-часовой рабочей смены.

При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью допустимое время пребывания человека можно определить по формуле

, (27)

где t_{Е 1}, t_{E 2}, …, t_{Еn >} – время пребывания в контролируемых зонах соответственно напряженностью Е ₁, Е ₂, ..., Е_п; Т_{Е 1}, Т_{Е 2},..., Т_Еn – допустимое время пребывания в зонах соответствующей напряженности, рассчитанное по формуле (26) (каждое значение не должно превышать 8 ч).

Предельно допустимое значение напряженности электростатических полей (ЭСП)устанавливается в ГОСТ 12.1.045–84 и не должно превышать 60 кВ/м при действии в течение 1 ч. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в поле не регламентируется.

Напряженность магнитного поля (МП)в соответствии с ПДУ 1742–77 на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Внешний вид прибора для измерений напряжённостей электромагнитнх полей представлен на рис.3.27.

Контроль напряжённости поля и плотности потока энергии производится периодически, не реже 1 раза в год, а также в следующих случаях:

· при вводе в эксплуатацию новых установок;

· изменении в конструкции действующих установок;

· изменении средств защиты;

· изменении режима работы установки;

· организации новых рабочих мест;

· проведении ремонтных работ на установке.

Измерение необходимо выполнять при наибольшей используемой мощности источника. В случаях когда источник имеет несколько рабочих режимов, измерения производятся в каждом режиме.

Дата добавления: 2014-12-17