Современное состояние биосферы вызывает тревогу у всего прогрессивного человечества по причине ее значительного загрязнения. Жизнь современного общества находится под влиянием электромагнитных полей (ЭМП).
Не в последнюю очередь это связано с тем, что вторая половина 20-го столетия ознаменовалась бурным развитием радиоэлектроники, систем беспроводной связи, электроэнергетики. Создаются мощные радиопередающие устройства, системы радиосвязи и телевидения, антенны которых преднамеренно излучают в пространство электромагнитную энергию. Биосфера наполнено ЭМП технического происхождения. Интенсивность ЭМП и другие показатели электрического и магнитного полей в большинстве случаев увеличились многократно. В настоящее время это стало крупной проблемой в области электромагнитной безопасности человека.
Каждый день локальным и фоновым электромагнитным энергетическим нагрузкам подвергаются миллионы людей. Места отдыха детей оснащены электрическими и электронными играми, компьютерами. Компьютеризуется учебный процесс в начальных, средних и высших учебных заведениях. Рабочие места работников промышленности, науки и вооружения, специалистов управленческих и диспетчерских служб, служб испытаний и спасения, летчиков и водителей электротранспорта насыщены электрическими приборами, электрокабелями, электронными средствами оргтехники, пультами управления и средствами связи. Все эти источники ЭМП расположены в зонах нахождения человека. Значительная часть населения планеты систематически облучается ЭМП от сотовых телефонов, антенны которых излучают электромагнитную энергию в области головы.
Действие на человека ЭМП не проходит бесследно. В медицине имеются неоспоримые доказательства негативных последствий (включая отдаленные последствия), вызванных длительными воздействиями как мощных, так и малоинтенсивных ЭМП. Эти поля воздействуют на нервную, эндокринную и сердечнососудистую системы, нарушают обмен веществ и морфологический состав крови, вызывают изменения репродуктивной функции и т. д.
Человек «беззащитен» перед ЭМП, «коварство» которых состоит в том, что их действие не ощущается органами чувств. Особенно это относится к магнитным полям (МП), для которых все биологические объекты «прозрачны». Эффективным способом защиты человека является определение предельно допустимых значений соответствующих основных характеристик вкупе с контролем ключевых параметров ЭМП, что в итоге сформирует безопасные условия для жизни.
1. Определение и виды электромагнитных полей
Электромагнитное поле (ЭМП) — совокупность изменяющихся во времени электрического поля и магнитного поля. Поля связаны между собой непрерывным взаимным превращением, которое происходит в процессе движения ЭМП.
Защита от энергетического воздействия э/м поля и излучения
... электрического поля в табл. 2.6.6. не распространяются на радио – и теле излучения (нормируются отдельно). Защита от воздействия ЭМП - радиочастот. Основными способами защиты от воздействия ЭМП ... Влияние электромагнитных полей радиочастот на организм человека. Степень влияния ЭМП на организм человека зависит от интенсивности поля, характера диапазона частот, продолжительности нахождения человека в ...
Геомагнитное поле (ГМП) — магнитное поле Земли. Это поле имеет две составляющие — постоянную и переменную. Постоянное магнитное поле возникает в недрах планеты и с течением времени практически не меняется. Его величина зависит только от географической точки на планете (близость к магнитным полюсам, наличие магнитных аномалий и пр.).
Причины переменного магнитного поля, а значения его не значительны. Геомагнитное поле внутри зданий, сооружений, кабин транспорта ослабляется ограждающими конструкциями. Кроме того, эти конструкции сами могут являться источниками постоянного магнитного поля. Сумма ослабленного геомагнитного поля в помещении и полей от других источников называется гипогеомагнитным полем (ГГМП).
Электрическое поле (ЭП) — составляющая электромагнитного поля, которая окружает электрические заряды. ЭП создается как неподвижными заряженными частицами (телами), так и заряженными частицами, двигающимися в пространстве со скоростями, значительно меньшими, чем скорость ЭМП. ЭП неподвижных электрических зарядов называют электростатическим полем. Значение силы пропорционально электрическому заряду частицы и не зависит от ее скорости. Отличительная особенность ЭП состоит в том, что только оно оказывает силовое воздействие на неподвижные заряженные частицы.
Статические электрические поля (СЭП) — представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока. Они могут существовать в виде собственно ЭСП (поля неподвижных зарядов) или стационарных электрических полей (электрические поля постоянного тока).
Магнитное поле (МП) — составляющая электромагнитного поля, окружающая движущиеся заряды и намагниченные тела. МП не существует без движущихся зарядов и намагниченных тел, а они, в свою очередь, создают вокруг себя МП, которое обладает массой, энергией и импульсом.
Постоянные магнитные поля (ПМП) Источниками ПМП на рабочих местах являются постоянные магниты, электромагниты, сильноточные системы постоянного тока (линии передачи постоянного тока, электролитные ванны и другие электротехнические устройства).
МП неподвижных намагниченных тел и проводников с постоянным током называют магнитостатическим или постоянным магнитным полем.
Электрическое поле, а также магнитное поле и вещество (включая живую материю) проницаемы друг для друга. Они могут занимать один и тот же объем.
Физической причиной существования электромагнитного поля является то, что изменяющееся во времени электрическое поле возбуждает магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле — вихревое электрическое поле. Непрерывно изменяясь, обе компоненты поддерживают существование электромагнитного поля. Поле неподвижной или равномерно движущейся частицы неразрывно связано с носителем (заряженной частицей).
Однако при ускоренном движении носителей электромагнитное поле существует в окружающей среде независимо в виде электромагнитной волны, не исчезая с устранением носителя (например, радиоволны не исчезают при исчезновении тока в излучающей их антенне).
Электрический ток и магнитное поле
... постоянный электрический ток. Магнитное поле. Объяснение этого явления возможно с позиции возникновения вокруг проводников особого вида материи - магнитного поля. Силы, с которыми взаимодействуют проводники с током, называются магнитными. Магнитное поле - это особый вид материи, специфической особенностью которой является действие на движущийся электрический заряд, проводники с током, ...
Отличие ЭМП от других видов полей состоит в том, что только ЭМП оказывает давление на поглощающую поверхность. Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются: напряженность поля (Н), магнитный поток (Ф) и магнитная индукция(В).
Единицами измерения напряженности магнитного поля является ампер на метр (А/м), магнитного потока — вебер (Вб), магнитной индукции (или плотности магнитного потока) — тесла (Тл)
Электромагнитным полями радиочастот (ЭМП РЧ) называют поля, находящиеся в диапазоне 10 кГц -300 ГГц. Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого — по действию на среду, в том числе и на человека. Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант.
Электромагнитное поле (ЭМП) радиочастот характеризуется рядом свойств (способностью нагревать материалы, распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред, взаимодействовать с веществом), благодаря которым ЭМП широко используются в различных отраслях народного хозяйства: для передачи информации (радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация, радиометеорология и др.), в промышленности, науке, технике, медицине. Электромагнитные волны диапазона низких, средних, высоких и очень высоких частот применяются для термообработки металлов, полупроводниковых материалов и диэлектриков (поверхностный нагрев металла, закалка и отпуск, напайка твердых сплавов на режущий инструмент, пайка, плавка металлов и полупроводников, сварка, сушка древесины и др. Для индукционного нагрева наиболее широко используются ЭМП частотой 60-74, 440 и 880 кГц. Индукционный нагрев осуществляется в основном магнитной составляющей ЭМП за счет вихревых токов, наводимых в материалах при воздействии на них ЭМП.
2. Основные источники электромагнитных полей
Линии электропередач (ЛЭП);
— Интенсивность электрических полей ЛЭП зависит от электрического напряжения. Например, под ЛЭП с напряжением 1 500 кВ напряженность у поверхности земли в хорошую погоду составляет от 12 до 25 кВ/м. При дожде и изморози напряженность ЭП может возрастать до 50 кВ/м.
Токи проводов ЛЭП создают также магнитные поля. Наибольших значений индукция магнитных полей достигает в середине пролета между опорами. В поперечном сечении ЛЭП индукции уменьшаются по мере удаления от проводов. Например, ЛЭП с напряжением 500 кВ при токе в фазе 1 кА создает на уровне земли индукции от 10 до 15 мкТл.
Радиостанции и радиоаппаратура;
— Различные радиоэлектронные средства создают ЭМП в широком диапазоне частот и с различной модуляцией. Наиболее распространенными источниками ЭМП, вносящими существенный вклад в формирование электромагнитного фона как производственной, так и окружающей среды, являются центры радиовещания и телевидения.
Радиолокационные станции;
— Радиолокационные и радарные установки имеют обычно антенны рефлекторного типа и излучают узконаправленный радиолуч. Они работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные специальные установки могут работать на частотах до 100 ГГц и более. Основными источниками ЭМП в радиолокаторах являются передающие устройства и антенно-фидерный тракт. На антенных площадках значения плотности потока энергии составляют от 500 до 1500 мкВт/см2, в других местах технической территории — соответственно от 30 до 600 мкВт/см2. Причем радиус санитарно-защитной зоны для обзорного радиолокатора может достигать 4 км при отрицательном угле наклона зеркала.
ЭВМ и средства отображения информации;
- Основными источниками электромагнитных полей в ЭВМ являются: электросетевое питание (частотой 50 Гц) мониторов, системных блоков, периферийных устройств;
- источники бесперебойного питания (частотой 50 Гц);
- система кадровой развертки (от 5 Гц до 2 кГц);
- система строчной развертки (от 2 до 14 кГц);
- блок модуляции луча электроннолучевой трубки (от 5 до 10 МГц).
Также у мониторов с электроннолучевой трубкой и большим экраном (19, 20 дюймов) за счет высокого напряжения создается значительное рентгеновское излучение, что должно рассматриваться как фактор риска для здоровья пользователей.
Электропроводка;
— ЭМП в жилых и производственных помещениях формируются как за счет внешних полей, создаваемых линиями электропередачи (воздушными, кабельными), трансформаторами, распределительными электрощитами и другими электротехническими устройствами, так и за счет внутренних источников, таких как бытовая и промышленная электротехника, осветительные и электронагревательные устройства, различные типы проводки электропитания. Повышенные уровни электрических полей наблюдаются только в непосредственной близости от этого оборудования.
Источниками магнитных полей могут быть: токи электропроводки, блуждающие токи промышленной частоты, обусловленные несимметрией загрузки фаз (наличием большого тока в нулевом проводе) и протекающие по сетям водо- и теплоснабжения и канализации; токи силовых кабелей, встроенных трансформаторных подстанций и кабельных трасс.
Электротранспорт;
— Электромагнитная среда в традиционных городских видах транспорта характеризуется неоднозначным распределением значений магнитных полей как в рабочих зонах, так и в салонах вагонов. Как показывают измерения индукции постоянного и переменного магнитных полей, диапазон регистрируемых значений составляет от 0,2 до 1200 мкТл. Так, в кабинах водителей трамваев индукция постоянного магнитного поля составляет от 10 до 200 мкТл, в салонах от 10 до 400 мкТл. Индукция магнитного поля крайне низкой частоты при движении до 200 мкТл, а при разгоне и торможении до 400 мкТл.
Измерения магнитных полей в электротранспорте указывают на наличие различных уровней индукции, особенно в биологически важных диапазонах ультранизких частот (частота составляет от 0,001 до 10 Гц) и крайне низких частот (частота составляет от 10 до 1000 Гц).
Магнитные поля таких диапазонов, источником которых является электротранспорт, могут представлять опасность не только для работников этого вида транспорта, но и для населения.
Мобильная связь (приборы, ретрансляторы)
Мобильная связь работает на частотах от 400 МГц до 2000 МГц. Источниками ЭМП радиочастотного диапазона являются и базовые станции, и радиорелейные линии связи, и подвижные станции. У подвижных станций наиболее интенсивные ЭМП регистрируются в непосредственной близости от радиотелефона (на расстоянии до 5 см).
Характер распределения ЭМП в пространстве, окружающем телефон, значительно изменяется в присутствии абонента (при разговоре абонента по телефону).
Голова человека при этом поглощает от 10,8 до 98 % энергии, излучаемой модулированными сигналами различных несущих частот.
3. Воздействие ЭМП на человека
Взаимодействие внешних ЭМП с биологическими объектами происходит путем наведения внутренних полей и электрических токов, величина и распределение которых в теле человека зависит от целого ряда параметров, таких как размер, форма, анатомическое строение тела, электрические и магнитные свойства тканей (диэлектрическая и магнитная проницаемости и удельная проводимость), ориентация тела относительно векторов электрического и магнитного полей, а также от характеристик ЭМП (частота, интенсивность, модуляция, поляризация и др.).
Биологическое действие ослабленного геомагнитного поля (ГМП).
Результаты обследования работающих в экранированных помещениях, проведенных ИБФ МЗ и НИИ МТ РАМН, свидетельствуют о развитии у них ряда функциональных изменений в ведущих системах организма. Со стороны центральной нервной системы выявлены признаки дисбаланса основных нервных процессов в виде преобладания торможения, удлинение времени реакции на появляющийся объект в режиме непрерывного аналогового слежения, снижение критической частоты слияния световых мельканий.
Нарушения механизмов регуляции вегетативной нервной системы проявляются в развитии функциональных изменений со стороны сердечнососудистой системы в виде лабильности пульса и артериального давления.
Отмечен рост заболеваемости с ВУТ у лиц, длительное время работающих в экранированных сооружениях. При этом показано, что у обследованных частота заболеваний, сопровождающих синдром иммунологической недостаточности, существенно превышает таковую среди практически здоровых людей.
Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о гигиенической значимости гипогеомагнитных условий и необходимости их соответствующей регламентации.
Биологическое действие электростатических полей (ЭСП).
ЭСП — фактор, обладающий сравнительно низкой биологической активностью. Кровь устойчива к воздействию ЭСП. Следует отметить, что механизмы влияния ЭСП и ответных реакций организма остаются неясными и требуют дальнейшего изучения.
Биологическое действие ПМП.
Живые организмы весьма чувствительны к воздействию ПМП. Принято считать, что наиболее чувствительными к воздействию ПМП являются системы, выполняющие регуляторные функции (нервная, сердечнососудистая, нейроэндокринная и др.)
Эксперты ВОЗ на основании совокупности имеющихся данных пришли к заключению, что уровни ПМП до 2 Тл не оказывают существенного влияния на основные показатели функционального состояния организма животных.
Отечественными исследователями описаны изменения в состоянии здоровья у лиц, работающих с источниками ПМП. Наиболее часто они проявляются в форме вегетодистоний, астеновегетативного и периферического вазовегетативного синдромов или их сочетания.
Биологическое действие ЭМП ПЧ.
Зависимость биоэффектов от плотности наведенных ЭП и МП ПЧ положена в основу разработанных по заданию ВОЗ Международных временных рекомендаций по ПДУ ЭП и МП ПЧ 50/60 Гц (ICNIRP, 1990).
Эта зависимость может быть представлена следующим образом:
|
Плотность тока, мА/м2 |
Эффекты воздействия |
|
|
1-10 |
Минимальные эффекты, не представляющие опасности для человека |
|
|
10-100 |
Выраженные эффекты — зрительные и со стороны нервной системы |
|
|
100-1000 |
Стимуляция возбудимых структур, возможно неблагоприятное влияние на здоровье |
|
|
>1000 |
Возможны экстрасистолия, фибрилляция желудочков сердца (острое поражение) |
|
Биологическое действие ЭМП РЧ.
Организм животных и человека весьма чувствителен к воздействию ЭМП РЧ. В целом же биологическое действие ЭМП, выявляемое на молекулярном, клеточном, системном и популяционном уровнях, феноменологически можно объяснить несколькими био-физическими эффектами:
- индуцированием электрических потенциалов в системе кровообращения;
стимулированием выработки магнитофосфена импульсами
магнитного поля в ОНЧ — СВЧ диапазонах, амплитудой от долей до десятков мТл;
- инициированием переменными полями широкого спектра клеточных и тканевых изменений;
— Варианты воздействия ЭМП на человека разнообразны: непрерывное и прерывистое, общее и местное, комбинированное от нескольких источников и сочетанное с другими неблагоприятными факторами производственной среды и т.д. Сочетание вышеперечисленных параметров ЭМП может давать существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого организма человека.
4. Гигиеническое нормирование ЭМП
Нормирование гипогеомагнитного поля.
В целях сохранения здоровья и работоспособности персонала применяется гигиенический норматив «Временные допустимые уровни (ВДУ) ослабления интенсивности геомагнитного поля на рабочих местах», который включен в СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях», по которому 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), которые связаны между собой следующим соотношением: Интенсивность ГМП на открытом пространстве, выраженная в величинах напряженности ГМП (Hq), 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), достигая максимальных значений в районах высоких широт и аномалий. Величина напряженности ГМП на широте Москвы составляет около 40 А/м (50 мкТл).
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, прилегающей 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, и согласно данного норматива 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.
Кроме того, согласно п. 2.2 Приказа Главного государственного санитарного врача СССР от 12.11.1991 N 6032-91 «Допустимые уровни напряженности электростатических полей и плотности ионного тока для персонала подстанций и ВЛ постоянного тока ультравысокого напряжения» Предельно допустимый уровень напряженности ЭСП (Епр) устанавливается 60 кВ/м в течение часа. Пребывание в ЭСП напряженностью более 60 кВ/м без средств защиты не допускается (см. ГОСТ 12.1.045-84).
Работа на ПВЭМ под воздействием ЭСП согласно Таблицы 1 Приложения № 2 СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» временно допустимый уровень напряженности электростатического поля не должен превышать 15 кВ/м.
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 согласно Таблицы 1 СанПиН 2.2.4.1191-03:
|
Время воздействия за рабочий день, минуты |
Условия воздействия |
||||
|
Общее |
Локальное |
||||
|
ПДУ напряженности, кА/м |
ПДУ магнитной индукции, мТл |
ПДУ напряженности, кА/м |
ПДУ магнитной индукции, мТл |
||
|
0-10 |
24 |
30 |
40 |
50 |
|
|
11-60 |
16 |
20 |
24 |
30 |
|
|
61-480 |
8 |
10 |
12 |
15 |
|
При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) ПМП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать ПДУ для зоны с максимальной напряженностью.
Нормирование ЭМП ПЧ
Гигиеническая регламентация осуществляется раздельно для электрического (ЭП) и магнитного (МП) полей, при этом нормируемым параметрам ЭП является напряженность, которая оценивается в киловольтах на метр (кВ/м), а для МП — магнитная индукция или напряженность магнитного поля, измеряемые соответственно в миллиили микротеслах (мТл, мкТл) и амперах или килоамперах на метр (А/м, кА/м).
При этом гигиеническое нормирование МП ПЧ на рабочих местах регламентируется СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле и с учетом локального и общего воздействия:
|
Время пребывания (час) |
Допустимые уровни МП, Н [А/м] / В [мкТл] при воздействии |
||
|
общем |
локальном |
||
|
1 |
1600 / 2000 |
6400 / 8000 |
|
|
2 |
800 / 1000 |
3200 / 4000 |
|
|
4 |
400 / 500 |
1600 / 2000 |
|
|
8 |
80 / 100 |
800 / 1000 |
|
В интервале интенсивностей 5-20 кВ/м допустимое время пребывания определяется по формуле:
Т = 50/Е-2,
где:
- Т — допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч;
- Е — напряженность воздействующего ЭП в контролируемой зоне.
Согласно этой формулы предельно допустимый уровень (ПДУ) ЭП ПЧ для полного рабочего дня составляет 5 кВ/м, а максимальный ПДУ для воздействий не более 10 мин — 25 кВ/м, при этом пребывание при таком уровне напряженности без применения средств защиты не допускается.
Учитываемое различие в уровнях напряженности ЭП контролируемых зон составляет 1 кВ/м. Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время необходимо находиться вне зоны влияния ЭП или применять средства защиты.
Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах определяются согласно Таблице 1 Приложения 2 к СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03:
|
Наименование параметров |
ВДУ |
||
|
Напряженность электрического поля |
В диапазоне частот 5 Гц-2 кГц |
25 В/м |
|
|
В диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц |
2,5 В/м |
||
|
Плотность магнитного потока |
В диапазоне частот5 Гц-2 кГц |
250 нТл |
|
|
В диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц |
25 нТл |
||
5. Принципы измерения параметров электрических и магнитных полей
Принципы измерения напряженности электрического поля.
В основе метода измерения параметров электрического поля лежит свойство проводящего тела, помещенного в электрическое поле. Если в однородное электрическое поле поместить два проводящих тела, то возникает разность потенциалов, равная разности потенциалов внешнего электрического поля между центрами электрических зарядов тел. Эта разность потенциалов связана с модулем напряженности внешнего электрического поля.
При измерении напряженности переменного электрического поля в качестве первичного преобразователя используется дипольная антенна, размеры которой малы по сравнению с длиной волны. В однородном электрическом поле между элементами дипольной антенны (цилиндрами, конусами и т.д.) возникает переменное напряжение, мгновенное значение которого будет пропорционально проекции мгновенного значения напряженности электрического поля на ось дипольной антенны. Измерение среднеквадратического значения этого напряжения даст величину, пропорциональную среднему квадратическому значению проекции напряженности электрического поля на ось дипольной антенны. То есть речь идет об электрическом поле, которое существовало в пространстве до внесения в него дипольной антенны. Таким образом, для измерения среднеквадратического значения напряженности переменного электрического поля необходимы дипольная антенна и средний квадратический вольтметр.
Принципы измерения напряженности (индукции) магнитного поля. Для измерения напряженности постоянного и низкочастотного магнитных полей обычно используются преобразователи, основанные на эффекте Холла, который относится к гальваномагнитным явлениям, возникающим при помещении проводника или полупроводника с током в магнитное поле. К этим явлениям относятся: возникновение разности потенциалов (ЭДС), изменение электрического сопротивления проводника, возникновение разности температур.
Эффект Холла проявляется, если к паре противоположных граней прямоугольной пластины из полупроводника приложить напряжение, вызывающее постоянный ток. Под действием вектора индукции, перпендикулярного пластине, на движущиеся носители заряда будет действовать сила, перпендикулярная вектору плотности постоянного тока. Следствием этого будет возникновение разности потенциалов между другой парой граней пластины. Эту разность потенциалов называют ЭДС Холла. Ее величина пропорциональна составляющей вектора магнитной индукции, перпендикулярной пластине, толщине пластины и постоянной Холла, которая является характеристикой полупроводника. Зная коэффициент пропорциональности между ЭДС и магнитной индукцией, измеряя ЭДС, определяют значение магнитной индукции.
Для измерения среднего квадратического значения напряженности переменного магнитного поля в качестве первичного преобразователя используется рамочная антенна, размеры которой малы по сравнению с длиной волны. Под действием переменного магнитного поля на выходе рамочной антенны возникает переменное напряжение, мгновенное значение которого пропорционально проекции мгновенного значения напряженности магнитного поля на ось, перпендикулярную плоскости рамочной антенны и проходящую через ее центр. Измерение среднего квадратического значения этого напряжения дает величину, пропорциональную среднему квадратическому значению проекции напряженности магнитного поля на ось рамочной антенны.
Принципы измерения плотности потока энергии ЭМП.
На частотах от 300 МГц до 300 ГГц плотность потока энергии (ППЭ) измеряется в уже сформировавшейся электромагнитной волне. В этом случае ППЭ связана с напряженностями электрического или магнитного полей. Поэтому для измерения ППЭ используются измерители среднего квадратического значения напряженностей электрического или магнитного полей, которые отградуированы в единицах плотности потока энергии электромагнитного поля.
6. Защитные мероприятия при работе с источниками ЭМП
При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химические свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и др., что определяет дифференцированный подход при разработке защитных мероприятий.
Одним из распространенных средств защиты от статического электричества является уменьшение генерации электростатических зарядов или их отвод с наэлектризованного материала, что достигается:
1) заземлением металлических и электропроводных элементов оборудования;
2) увеличением поверхностей и объемной проводимости диэлектриков;
3) установкой нейтрализаторов статического электричества. Заземление проводится независимо от использования других
методов защиты. Заземляются не только элементы оборудования, но и изолированные электропроводящие участки технологических установок.
Более эффективным средством защиты является увеличение влажности воздуха до 65-75%, когда это возможно по условиям технологического процесса.
В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться антистатическая обувь, антистатический халат, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.
При общем воздействии ПМП на организм работающих участки производственной зоны с уровнями, превышающими ПДУ, следует обозначить специальными предупредительными знаками с дополнительной поясняющей надписью: «Осторожно! Магнитное поле!» Необходимо осуществлять организационные мероприятия по снижению воздействия ПМП на организм человека выбором рационального режима труда и отдыха, сокращением времени нахождения в условиях действия ПМП, определением маршрута, ограничивающего контакт с ПМП в рабочей зоне.
При проведении ремонтных работ систем шинопроводов следует предусматривать шунтирующие решения. Лица, контактирующие с источниками ПМП, должны проходить предварительный и периодический медицинские осмотры. При медицинских осмотрах следует руководствоваться общими медицинскими противопоказаниями к работе с вредными факторами производственной среды.
При условии локального воздействия (ограниченного кистями рук, верхним плечевым поясом работающих) на предприятиях электронной промышленности следует применять сквозные технологические кассеты для работ, связанных со сборкой полупроводниковых приборов, ограничивающих контакт кистей рук работающих с ПМП. На предприятиях по производству постоянных магнитов ведущее место в профилактических мероприятиях принадлежит автоматизации процесса измерения магнитных параметров изделий с помощью цифровых автоматических устройств, что исключает контакт с ПМП. Целесообразно применение дистанционных приспособлений (щипцы из немагнитных материалов, пинцеты, захваты), которые предупреждают возможность локального действия ПМП на работающего. Должны применяться блокирующие устройства, отключающие электромагнитную установку при попадании кистей рук в зону действия ПМП.
В гигиенической практике используются три основных принципа защиты: защита временем, защита расстоянием и защита с помощью использования коллективных или индивидуальных средств защиты. Кроме того, проводятся предварительные и ежегодные периодические осмотры персонала, обеспечивающие профилактику неблагоприятного влияния на состояния здоровья.
Принцип защиты временем реализуются преимущественно в требованиях соответствующих нормативно-методических документов, регламентирующих производственные воздействия ЭМП ПЧ. Допустимое время пребывания персонала в условиях воздействия ЭМП ПЧ ограничивается продолжительностью рабочего дня и, соответственно, уменьшается с возрастанием интенсивности экспозиции. Для населения профилактика неблагоприятного влияния воздействий ЭП ПЧ обеспечивается наряду с дифференцированными ПДУ в зависимости от типа территории (селитебная, часто или редко посещаемая), что является проявлением обеспечения защиты человека за счет ограничения времени экспозиции, премущественно за счет реализации принципа защиты расстоянием. Для ВЛ сверхвысокого напряжения (СВН) различного класса устанавливаются возрастающие размеры санитарно-защитных зон.
При проектировании ВЛ напряжением 750-1150 кВ должно предусматриваться их удаление от границ населенных пунктов, как пра- вило, не менее чем на 250-300 м соответственно. И только в исключительных случаях, когда по местным условиям это требование не может быть выполнено, линии напряжением 330, 500, 750 и 1150 кВ могут быть приближены к границе сельских населенных пунктов, но не ближе, чем до 20, 30, 40 и 55 метров соответственно; при этом напряженность электрического поля под проводами ВЛ должна быть не более 5 кВ/м. Возможность приближения ВЛ к границе населенных пунктов должна согласовываться с органами Роспотребнадзора.
В то же время для МП ПЧ в связи с отсутствием соответствующего нормативно-методического документа, регламентирующего их внепроизводственные воздействия, защита населения не предусматривается (главным образом, из-за недостаточной изученности вопроса).
Профилактика неблагоприятного действия ЭМП ПЧ на человека применением средств защиты обеспечивается лишь для производственных воздействий и только для электрической составляющей (ЭП ПЧ) в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.002-84 и СанПиН N 5802-91 и специально разработанными для решения этих вопросов ГОСТ 12.4.154-85 «ССБТ. Устройства экранирующие для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования, основные параметры и размеры» и ГОСТ 12.4.172-87 «ССБТ. Комплект индивидуальный экранирующий для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования и методы контроля».
К коллективным средствам защиты относятся две основных категории таких средств: стационарные и передвижные (переносные).
Стационарные экраны могут представлять собой различные заземленные металлические конструкции (щитки, козырьки, навесы — сплошные или сетчатые, системы тросов), размещаемые над рабочими местами персонала, находящимися в зоне действия ЭП ПЧ.
Передвижные (переносные) средства защиты представляют собой различные виды съемных экранов.
Коллективные средства защиты находят в настоящее время применение не только для обеспечения сохранения здоровья персонала, обслуживающего электроустановки сверхвысокого напряжения и подвергающегося вследствие этого воздействию ЭП ПЧ, но и для защиты населения с целью обеспечения нормативных значений напряженности ЭП ПЧ в зоне жилой застройки (чаще всего на территориях садовых участков, расположенных вблизи трассы ВЛ).
В этих случаях чаще всего используются тросовые экраны, сооружаемые в соответствии с инженерными расчетами.
Основным индивидуальным средством защиты от ЭП ПЧ в настоящее время являются индивидуальные экранирующие комплекты. В России имеются различные типы комплектов с разной степенью экранирования не только для наземных работ в зоне воздействия ЭП ПЧ напряженностью не более 60 кВ/м, но и для выполнения работ с непосредственным касанием токоведущих частей, находящихся под напряжением (работ под напряжением) на ВЛ напряжением 110-1150 кВ. В целях предупреждения ранней диагностики и лечения нарушений состояния здоровья работающих под воздействием ЭМИ радиочастотного диапазона необходимо проведение предварительных и периодических медосмотров. Переводу на другую работу также подлежат женщины в период беременности и кормления, если уровни ЭМИ на рабочих местах превышают ПДУ, установленные для населения. Лица, не достигшие 18-летнего возраста, к самостоятельной работе на установках, являющихся источниками ЭМИ радиочастотного диапазона, не допускаются. Меры защиты работающих следует применять при всех видах работ, если уровни ЭМИ на рабочих местах превышают допустимые.
Защита персонала от воздействия ЭМИ радиочастотного диапазона достигается путем проведения организационных и инженерно-технических мероприятий, а также использования средств индивидуальной защиты.
К организационным мероприятиям относятся: выбор рациональных режимов работы установок; ограничение места и времени нахождения персонала в зоне облучения и другие. Данные мероприятия предусматривают предотвращение попадания людей в зоны с высокой напряженностью ЭМП, создание санитарно-защитных зон вокруг антенных сооружений различного назначения. Для прогнозирования уровней электромагнитных излучений на стадии проектирования используются расчетные методы определения ППЭ и напряженности ЭМП.
Инженерно-технические мероприятия включают: рациональное размещение оборудования, использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места персонала (поглотители мощности, экранирование), а также электрогерметизация элементов схем, блоков, узлов установки в целом с целью снижения или устранения электромагнитного излучения.
К средствам индивидуальной защиты относятся защитные очки, щитки, шлемы, защитная одежда (комбинезоны, халаты и т.д.).
Способ защиты в каждом конкретном случае должен определяться с учетом рабочего диапазона частот, характера выполняемых работ, необходимой эффективности защиты.
Принципы защиты различны в зависимости от назначения и конструктивного выполнения излучателей. Защита персонала от облучения может осуществляться путем автоматизации технологических процессов или дистанционного управления, исключающих обязательное присутствие оператора вблизи источника излучения, путем экранирования рабочих индукторов.
Лечебно-профилактические мероприятия должны быть направлены, прежде всего, на раннее выявление признаков неблагоприятного воздействия ЭМП Для лиц, работающих в условиях воздействия ЭМП УВЧ- и ВЧ-диапазонов (средние, длинные и короткие волны), периодические медосмотры работающих осуществляются 1 раз в 24 мес. В медицинском осмотре принимают участие терапевт, невропатолог, офтальмолог.
При выявлении симптомов, характерных для воздействия ЭМП, углубленное обследование и последующее лечение проводятся в соответствии с особенностями выявленной патологии.
Список использованных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/izmerenie-elektromagnitnogo-izlucheniya/
электромагнитный защитный вихревой ток
1. Безопасность жизнедеятельности человека в электромагнитных полях: методические рекомендации к выполнению практических работ по курсу «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех специальностей и форм обучения / А.Г. Овчаренко, А.Ю. Козлюк; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ — Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2012. — 38 с.
2. Гигиена труда: учебник / Под ред. Н.Ф. Измерова, В.Ф. Кириллова. 2011. — 592 c.
3. ГОСТ 12.4.172-87 «ССБТ. Комплект индивидуальный экранирующий для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования и методы контроля».
4. Приказ Минтруда России от 24.01.2014 N 33н «Об утверждении Методики проведения специальной оценки условий труда, Классификатора вредных и (или) опасных производственных факторов, формы отчета о проведении специальной оценки условий труда и инструкции по ее заполнению (с изменениями на 7 сентября 2015 года)».
5. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
6. СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».
7. СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах».
8. Электромагнитное поле: Учебное пособие; Мартинсон Л.К., Морозов А.Н., Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013 г. — 424 с.
