На организм человека

Действие сверхвысокочастотного излучения

Электромагнитные поля радиочастот имеют диапазон длин волн от 3 км до 1 мм: высокие частоты (ВЧ) – длины волн от 3 км до 10 м, ультравысокие частоты (УВЧ) – от 10 до 1 м, сверхвысокие частоты (СВЧ) – от 1 м до 1 мм.

Современные радиотехнические средства работают в диапазонах частот от 60 кГц до 300 МГц и от 300 МГц до 300 ГГц с длинами волн от метров до миллиметров.

В вакууме электромагнитные поля характеризуются вектором направленности электрического поля – и магнитной индукции – .

В среде электромагнитное поле характеризуется напряженностью магнитного поля – и напряженностью электрического поля – .

Основными параметрами электромагнитной волны являются:

– длина волны – ;

– период – ;

– частота – ;

– скорость распространения .

В вакууме = (2,99776 0,0004) 10⁸ м/с.

В средах ,

где – диэлектрическая проницаемость;

– магнитная проницаемость среды.

Область распространения волны делится на три зоны: ближнюю – зона индукции, промежуточную – зона интерференции, дальнюю – волновая зона. Ближняя зона простирается на расстоянии, равное приблизительно 1/6 . В этой зоне электромагнитное поле еще не сформировано и оценивается по электрической и магнитной составляющим. Для зоны интерференции характерно наличие как поля индукции, так и распространяющейся электромагнитной волны. Энергетическим показателем электромагнитного поля является объемная плотность энергии, равная сумме плотностей электрического и магнитного полей.

Для волновой зоны характерно наличие сформированного электромагнитного поля, распространяющегося в виде бегущей волны. В этой зоне электрическая и магнитная составляющие изменяются в фазе, и между их средними значениями за период изменения существует постоянное соотношение:

377,

где – магнитная проницаемость;

– диэлектрическая проницаемость свободного пространства;

377 – волновое сопротивление свободного пространства.

Энергетическим показателем зоны является плотность потока энергии ППЭ, т.е. величина энергии, приходящая через 1 см² поверхности, перпендикулярной к направлению распространения электромагнитной волны за 1 с:

[Вт/м²],

где – электрическая составляющая электромагнитного поля (напряжённость электрического поля);

– магнитная составляющая электромагнитного поля (напряжённость магнитного поля).

По субъективным ощущениям и объективным реакциям организма человека не наблюдается особых различий при воздействии всего диапазона радиоволн ВЧ, УВЧ и СВЧ, но более характерны проявления и неблагоприятны последствия воздействий СВЧ электромагнитных волн.

Степень опасности воздействия электромагнитного излучения на человека зависит от следующих факторов:

– мощности источника электромагнитных излучений;

– режима работы излучателей (постоянный или временный);

– конструктивных особенностей излучающих устройств;

– особенностей поля антенн каждого типа;

– технического состояния радиотехнических средств;

– расположения рабочих мест и эффективности защитных мероприятий;

– параметров электромагнитного поля;

– времени воздействия;

– индивидуальных свойств человека.

В районе действия источников СВЧ –излучения воздействию радиоволн могут быть подвержены не только специалисты, но и люди, которые по роду своей деятельности или месту жительства к источникам излучений не имеют никакого отношения. Незнание и непонимание опасности воздействия, а также правил и мер безопасности приводит к нежелательным социально–политическим последствиям.

При распространении радиоволн в различных материальных средах могут иметь место явления поглощения, отражения, преломления и рассеивания, а вблизи неоднородностей – дифракция волн, интерференция и полное внутреннее отражение. Поглощение энергии электромагнитной волны зависит от частоты электромагнитных колебаний, электрических и магнитных свойств среды. К числу основных показателей, характеризующих электрические свойства среды, относятся диэлектрическая – и магнитная – проницаемости. При одинаковых значениях напряженности поля коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды (более 80 % – кровь, мышцы, мозг, печень и другие) примерно в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием воды (жировая, костная ткани). В силу этого глубина проникновения электромагнитных волн в ткани с низким содержанием воды, по крайней мере, в 10 раз больше, чем в ткани с ее высоким содержанием.

Поглощение энергии зависит от частоты излучения и длины волны. При более высоких частотах, особенно при СВЧ, размер тела и толщина отдельных слоев тканей становятся соизмеримыми с длинами волн, при этом диэлектрические потери увеличиваются. Поглощению энергии во многом способствует подкожный жировой слой. Поглощаемая тканями энергия электромагнитного поля превращается в теплоту, создавая ее избыток. Это воздействие СВЧ –излучения носит название теплового. Избыточная теплота отводится путем повышения нагрузки на механизм терморегуляции организма. Однако, начиная с плотности истока энергии, равной 10 мвт/см², называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты, температура тела существенно повышается.

Наиболее активно электромагнитное поле воздействует на органы с большим содержанием воды. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой (глаза, почки, желудок, яичники), так как кровеносную систему можно уподобить системе водяного охлаждения. Так, облучение глаз вызывает помутнение хрусталика (катаракту), которое обнаруживается не сразу, а через несколько дней или недель после облучения.

Электромагнитное поле также оказывает специфическое (биологическое) воздействие на ткани человека как биологические объекты даже при интенсивности поля, значительно меньшей теплового порога. Происходит изменение ориентации клеток или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, ослабление биохимической активности белковых молекул, нарушение функции сердечно–сосудистой системы и обмена веществ.

Особенно сильное влияние оказывает магнитная составляющая полей. В отличие от электрической составляющей стены и крыши зданий её практически не экранируют. Исследования на клеточных структурах показывают, что магнитные поля могут быть причиной раковых заболеваний, поскольку они подавляют иммунную защиту организма и влияют на механизм, регулирующий рост клеток.

Отрицательное воздействие электромагнитных полей вызывает обратимые и необратимые изменения в организме: торможение рефлексов, понижение кровяного давления, замедление сокращений сердца, изменение состава крови в сторону увеличения числа лейкоцитов и уменьшения эритроцитов (лейкемия, белокровие). Функциональные нарушения, вызванные биологическим воздействием электромагнитных полей, способны аккумулироваться (накапливаться) в организме.

Субъективные ощущения облучаемого персонала выражаются в жалобах на частую головную боль, сонливость или бессонницу, утомляемость, вялость, слабость, повышенную потливость, снижение памяти, рассеянность, головокружение, потемнение в глазах, беспричинное чувство тревоги, страха и др.

Воздействие электромагнитных волн радиочастот на сердечно–сосудистую систему облучаемый персонал ощущает в виде сильных болей в области сердца, учащенного сердцебиения, сильной одышки при физических нагрузках, а также удушья.

Отклонения в функционировании желудочно–кишечного тракта облучаемого радиоволнами персонала проявляется в сильных болях в области желудка и появлении изжоги.

К числу вышеуказанных неблагоприятных воздействий на человека следует добавить мутагенное действие, а также временную стерилизацию при облучении интенсивностями выше теплового порога. Для оценки потенциальных неблагоприятных воздействий электромагнитных волн приняты допустимые энергетические характеристики электромагнитного поля для различного диапазона частот.

2. Мероприятия по защите личного состава от воздействия сверхвысокочастотного излучения.

Многообразие воздействия СВЧ –излучения заставило посмотреть на эту проблему с точки зрения защиты биологической среды и, в первую очередь, – здоровья человека.

Наиболее важным биофизическим аспектом радиогигиены и медикобиологической науки в целом является установление количеств и форм воздействия электромагнитного поля, потенциально опасных для человека, т.е. нормирование.

Критерии при нормировании могут быть различны: это и появление первых выраженных реакций организма, и снижение работоспособности организма до уровня, еще предельного по обеспечению выполнения поставленной задачи, и др. В зависимости от критерия меняется и количественная оценка.

Электромагнитные поля в диапазоне частот 60 кГц – 300 МГц оцениваются по напряженности его электрической и магнитной составляющих, а в диапазоне 300 МГц – 300 ГГц – по поверхностной плотности потока энергии (ППЭ) и создаваемой им энергетической нагрузки (ЭН). Энергетическая нагрузка вычисляется как произведение ППЭ на , т.е. является суммарным потоком энергии, приходящимся на единицу облучаемой поверхности, за время облучения .

На плак.18.1 приведены значения допустимой напряженности и и энергетической нагрузки электромагнитного поля на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием электромагнитного поля. Указанные значения не должны превышаться в течение рабочего дня (ГОСТ 12.1.006-84).

Для личного состава ВС РФ установлены предельно допустимые уровни воздействия электромагнитного поля в зависимости от диапазона частот, продолжительности и режимов воздействия.

Диапазон частот, МГц	Допустимая напряжённость поля	Нормативная энергетическая нагрузка, Вт´час/м^2(мкВт´час/см^2)	Дополнения
электрическая, В/м	магнитная, А/м
6 10^–2 – 3 3 – 30 30 – 50 50 – 300 6 10^–2 – 1,5 30 – 50	– –	– – – – 0,3	–	Допускается превышение уровня в два раза при времени воздействия не более 0,5 рабочего дня
300 – 3 10^5	–	–	2 (200)	Кроме случаев облучения от враща-ющихся и сканиру-ющих антенн
–	–	20 (2000)	Облучение от вра-щающихся и сканирующих антенн с частотой 1 Гц и скважностью не менее 50
–	–	20 (2000)	Последовательное или одновременное облучение в непрерывном или прерывистом (от вращаю-щихся и сканирующих антенн) режимах

Примечание. Время воздействия – рабочий день.

Плакат 9.1. Предельно допустимые уровни напряженности

и энергетической нагрузки электромагнитного поля, мкВт/см²

Они определены «Санитарными нормами и правилами защиты личного состава и населения от воздействия электромагнитного поля в диапазоне частот 30 кГц – 300 ГГц, создаваемых радиотехническими средствами» и введены в действие приказом Министра обороны.

Допустимые значения плотности потока энергии ППЭ_ПДУ рассчитываются по формуле, исходя из нормированных значений энергетической нагрузки ЭН_ПДУ за рабочий день:

ППЭ_ПДУ = ЭН_ПДУ[мкВт/см²],

где – время пребывания персонала на рабочих местах в зоне воздействия электромагнитного поля за рабочий день.

Независимо от времени воздействия ЭМП за рабочий день величина ППЭ_ПДУ не должна превышать 10 Вт/м² (1000 мкВт/см²).

Для населения, в том числе проживающего на территории военных городков, установлены предельно допустимые уровни воздействия электромагнитного поля, указанные в табл.18.1.

Таблица 9.1

Предельно допустимые уровни воздействия электромагнитных

полей на окружающие территории

Диапазон частот, ГГц	Скорость вращения антенны РТС, обор/мин	работы РТС на излучение в сутки, час	Продолжительность облучения в течение суток, час	ПДУ, мкВт/см^2
1,2 – 2 1,5 – 2 2,5 – 3,5 8 – 12,5 32 – 44	не более 6 не более 6		0,25 0,2

Для случаев, не указанных в табл.18.1, предельно допустимые уровни воздействия на население в СВЧ –диапазоне при продолжительности воздействия за сутки 2,5 часа и более составляют 10 мкВт/см², при продолжительности от 1 до 2,5 часов за сутки ПДУ определяют как частное от деления 25 мкВт/см² на количество часов воздействия.

Меры безопасности при эксплуатации источников СВЧ –излучений предусматривают проведение организационных, инженерно–технических и лечебно–профилактических мероприятий (плак.18.2).

Дата добавления: 2014-01-20