Материал: Мищенко О.А

201

больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант электромагнитного излучения. Связь между энергией (W) и частотой (f) колебаний определяется как [4, 8, 9]

Электромагнитные волны вокруг любого источника излучения разделяют на три зоны: ближнюю – зону индукции, промежуточную – зону интерференции и дальнюю – волновую зону. Если геометрические размеры источника излучения меньше длины волны излучения(т. е. источник можно рассматривать как точечный), границы зон определяются следу-

ющими расстояниями:

–ближняя зона (индукции) R < l2p ;

–промежуточная зона (интерференции) l2p < R < 2p × l ;

–дальняя зона (волновая) R > 2p × l .

При распространении ЭМП происходит перенос энергии, величина которой определяется вектором Умова-Пойтинга. Величина этого вектора измеряется в Вт/м2 и называется интенсивностью I или плотностью потока энергии (ППЭ).

В первой зоне характеристическими критериями ЭМП являются отдельно напряженности электрической и магнитной составляющих, в зонах интерференции и излучения – комплексная величина ППЭ I.

Работающие с источниками излучения– низкочастотными, среднечастотными, в некоторой степени высокочастотными, – находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов сверхвысокочастотных и крайневысокочастотных диапазонов работающие часто находятся в волновой зоне. В волновой зоне интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии, т. е. количеством энергии, падающей на единицу площади поверхности(мВт/см2). Значения данного параметра вблизи установок СВЧ могут изменяться в широких пределах, что в первую очередь зависит от их мощности, а также от конструктивного исполнения.

Диапазон СВЧ используется не только в технике, связи, но и в различных технологических приложениях. Генераторы СВЧ нашли широкое применение в электронной промышленности, радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии, ядерной физике и .тп. Бытовые СВЧ-печи, переносные радиотелефоны, сотовые телефоны являются в настоящее время широко применяемыми бытовыми приборами.

202

В ВЧдиапазоне электромагнитного поля длина волны намного больше размеров тела человека. диэлектрические процессы, происходящие под воздействием ЭМП этого диапазона, выражены слабо. В результате происходит сокращение мышц, разогрев организма, страдает нервная система, повышается утомляемость.

Наиболее опасными для человека являются электромагнитные волны высокой и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека может служить количество электромагнитной энергии, поглощаемой им при пребывании в электрическом поле.

Электромагнитные волны лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров электромагнитных волн радиочастотного диапазона: длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный,

прерывистый, импульсно-модулированный), продолжительности и характера облучения организма, а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани [10].

Биологическое действие электромагнитных полей радиочастот

Биологическое воздействие электромагнитных полей может быть как тепловым, так и нетепловым. Тепловое воздействие электромагнитного поля проявляется в повышении общей температуры тела или повышении температуры отдельных его частей. В диапазоне СВЧ температура органов с недостаточно развитой сетью кровообращения может значительно повысится, что вызовет увеличение температуры тела на4 оС. До некоторого предела организм человека справляется с отводом тепла, однако, начиная с некоторой величины, называемой тепловым порогом, температура тела начинает повышаться. Длительное воздействие электромагнитных полей радиочастот с интенсивностью ниже теплового порога, но выше предельно допустимого вызывает отклонение от нормы со стороны нервной системы, органов дыхания, пищеварения, сердечно-сосудистой системы и некоторых биохимических показателей крови. Причем на ранних стадиях воздействия характерны жалобы на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушение сна, боли в области сердца. В дальнейшем отмечаются усиление возбудимости, снижение памяти, приступы головной боли, обморочные состояния, боли в области сердца. В момент приступов наблюдается дрожь, побледнение или покраснение лица, резкая слабость, повышение температуры тела, высокое артериальное давление. Воздействие СВЧ-излучения может быть причиной развития катаракты. Нарушения гормонального равновесия при наличии СВЧ-фона на производстве следует рассматривать как противопоказания для профессиональной деятельности, связанной с нервной напряженностью труда и частыми стрессовыми ситуациями [4, 7, 11].

Постоянное изменения в крови наблюдаются при плотности потока энергии выше 1 мВт/см2. Это фазовые изменения лейкоцитов, эритроцитов и

203

гемоглобина. Поражение глаз в виде помутнения хрусталика(катаракты) – последствия воздействия электромагнитных полей в условиях производства.

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.

Наиболее характерными при воздействии радиоволн всех диапазонов являются отклонения от нормального состояния центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы человека. Общим в характере биологического действия электромагнитных полей радиочастот большой интенсивности является тепловой эффект, который выражается в нагреве отдельных тканей или органов. Особенно чувствительны к тепловому эффекту хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь и некоторые другие органы.

Субъективными ощущениями облучаемого персонала являются жалобы на частую головную боль, сонливость или бессонницу, утомляемость, вялость, слабость, повышенную потливость, потемнение в глазах, рассеянность, головокружение, снижение памяти, беспричинное чувство тревоги, страха и др.

К числу перечисленных 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 радиочастот приняты допустимые энергетические характеристики электромагнитного поля для различного диапазона частотэлектрическая и магнитная напряженности, плотность потока энергии.

На основе знания о причиняемом электромагнитным излучением вреде был введен ряд нормативных документов, которые регламентируют уровень допустимого облучения для профессионалов и обычного населения. В России предельно допустимые уровни(ПДУ) воздействия электромагнитного излучения закреплены в следующих документах: СанПиН

2.2.4.1191-03 [16], СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 [18].

В качестве критерия вредности при обосновании предельнодопустимого уровня (ПДУ) используется порог вредного действия ПДУ с введением коэффициента гигиенического запаса.

Под порогом вредного действия следует понимать такое сочетание нормируемых параметров, при котором в организме человека возникают изменения, характеризующиеся наличием одного из следующих признаков:

–качественной перестройки протекания жизненных процессов;

–любых количественных изменений состояния жизненных процессов, выходящих за пределы колебаний физиологической нормы и обуславливающих нормального для него объема компенсаторных возможностей

204

по уравновешиванию неблагоприятного действия других факторов окружающей среды или необычных психофизиологических состояний;

– развитием явления накопления предшествующих эффектов -воз действия, имеющих характер кумулятивных и приводящих при продолжении воздействия к развитию сдвигов состояний жизненных процессов, которые выходят за пределы количественных изменений.

Нормирование полей промышленной частоты 50 Гц в условиях производства:

-осуществляется по напряженности электрической составляющей поля ЕД ≤ 5 кВ/м – при нахождении в контролируемой зоне работника в течение всего рабочего дня,

-при напряженности 5-20 кВ/м допустимое время нахождения рас-

считывается по специальной формуле(ТД = (50/Еизм) – 2, где Еизм – измеренная величина напряженности).

Предельно допустимый уровень напряженности для производства 25 кВ/м. для жилого сектора напряженность от линии электропередач не должна превышать:

-на территории жилой застройки 1кВ/м;

-внутри жилых зданий 0,5 кВ/м.

Средства и методы защиты от электромагнитных излучений: за-

щита расстоянием, организационные, инженерно-технические, лечебнопрофилактические.

Защита расстоянием. Основной способ защиты населения от возможного вредного воздействия ЭМП ЛЭП – создание охранных зон шириной от 15 до 30 м в зависимости от напряжения линий электропередачи. На открытой местности применяют тросовые экраны, железобетонные заборы, высаживают деревья высотой более 2 м.

Организационные мероприятия предусматривают:

-нормирование параметров излучения,

-выделение зон воздействия ЭМП(с уровнем, превышающим ПДУ с ограждением и обозначением соответствующими предупредительными знаками);

-выбор рациональных режимов работы оборудования;

-организация ремонта оборудования, являющегося источником ЭМП, по возможности вне зоны влияния полей от других источников;

-организацией системы оповещения о работе источников ИЭМП;

-разработка инструкции по безопасным условиям труда при работе с источником ИЭМП;

-соблюдение правил безопасной эксплуатации источников ЭМП;

-аттестация рабочих мест, проведение инструктажей с обслуживающим персоналом;

-регламентированный режим труда и отдыха;

205

– в целях предупреждения профессиональных заболеваний необходимо проводить предварительные и периодические медицинские осмотры. Женщин в период беременности и кормления грудью следует переводить на другие работы. Лица, не достигшие 18-летнего возраста, к работе с генераторами радиочастот не допускаются. Лицам, имеющим контакт с источниками СВЧ- и УВЧ-излучений, предоставляются льготы (сокращен-

ный рабочий день, дополнительный отпуск).

Инженерно-технические средства и методы включают: – исполь-

зование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места персонала(поглотители мощности, экранирование отдельных блоков или всей излучающей аппаратуры, рабочего места, исполь-

тромагнитных полей в диапазоне от единиц герц до гигагерц основаны [11]:

а) в области низких частот (при условии, что размер устройства меньше длины волны) на принципах индуцирования электрического заряда;

б) в области повышенных частот– на свойствах затухания электромагнитного поля в проводящей среде.

Защитное экранирование получило широкое распространение. Защитные экраны делятся на:

–отражающие излучение (сплошные металлические экраны, экраны из металлической сетки, из металлических тканей);

–поглощающие излучение (экраны из радиопоглощающих материалов).

При экранировании электромагнитных полей используется известный

принцип скин-эффекта. Плоская электромагнитная волна, падающая на поверхность проводника, затухает в нем по экспоненциальному закону. Глубина скин-слоя d расстояние, на котором интенсивность поля уменьшится в е раз (основание натурального логарифма), определяется по формуле

ная проницаемость материала.

Из формулы следует, что глубина скин-слоя уменьшается с ростом частоты, проводимости и магнитной проницаемости материала. Если волна пройдет в материале расстояние, равное 4d , то ее амплитуда уменьшится примерно в 50 раз.

–расположение рабочих мест и маршрутов передвижения обслуживающего персонала на расстояниях от источников ЭМП, обеспечивающих соблюдение ПДУ;

–рациональное размещение в рабочем помещении оборудования, излучающего электромагнитную энергию;