Электромагнитное излучение. Электромагнитные поля (ЭМП, ЭМИ) Определение и нормативы СанПиН

Защита человека от вредного воздействия электромагнитного поля промышленной частоты

В настоящее время в быту и на производстве широко используются приборы и электроустановки различного назначения, распространяющие электромагнитные поля. Среди различных физических факторов окружающей среды, которые могут оказывать неблагоприятные воздействия на человека, большую опасность представляет электромагнитное поле (ЭМП) промышленной частоты 50 Гц.

Источники электромагнитных полей

Органы чувств человека не воспринимают электромагнитные поля. Человек не может контролировать уровень излучения и оценить грозящую опасность, своего рода электромагнитного смога. Электромагнитное излучение распространяется во всех направлениях и оказывает, прежде всего, воздействие на человека, работающего с прибором-излучателем, и на окружающую среду (в том числе и на другие живые организмы). Известно, что магнитное поле возникает вокруг любого предмета, работающего от электрического тока. Элементарным источником ЭМП является обычный проводник, по которому проходит переменный ток любой частоты, т.е. практически любой электроприбор, применяемый человеком в быту, является источником ЭМП.

Электрические сети, опутывающие стены наших квартир, хорошо можно увидеть в период их монтажа, еще до оштукатуривания стен. Это, прежде всего, разводка сетей ко всем розеткам и выключателям, а также кабели и различного вида удлинители электробытовых приборов. Добавьте сюда еще и кабели, питающие жилые дома от городских трансформаторных подстанций, разводку электросетей по этажам дома к электросчетчикам и средствам автоматической защиты каждой квартире, систему электропитания лифтов и освещения коридоров, подъездов домов и т.д.

В повседневной деятельности в условиях территории, занятой жилой и общественной застройкой, улицами, площадями общего пользования, человек также подвергается действию ЭМП промышленной частоты от разных источников.

Через жилые районы городов проложены воздушные линии электропередачи (ЛЭП). Воздушные ЛЭП глубокого ввода напряжением 10, 35 и 110 кВ, проходящие через жилую застройку, затрагивают небольшую часть жителей городов и населенных пунктов, но вызывают обоснованные жалобы с их стороны даже при отсутствии превышения предельно допустимых уровней (ПДУ) электромагнитного поля. Среди других источников электромагнитных полей промышленной частоты достаточно широко распространены открытые распределительные устройства трансформаторных подстанций, городской электротранспорт (контактные сети троллейбусов и трамваев) и железнодорожный электротранспорт, как правило, или приближенный к жилым корпусам, или перерезающий населенные пункты (села, города и пр.). Конечно, стены домов, особенно из железобетонных панелей, являются экранами и, тем самым, снижают уровень ЭМП, однако не учитывать воздействие внешних ЭМП на человека нельзя. В табл.1 приведены средние уровни электромагнитного поля на открытой территории и внутри жилых помещений , который практически представляет собой среднестатистический промышленный район.

Помимо внутренних и внешних электросетей не следует забывать еще и внутренние и локальные источники ЭМП, максимально приближенные к человеку. К ним можно отнести физиотерапевтическую аппаратуру больниц, бытовые электропотребители, питаемые от электросетей с промышленной частотой 50 Гц.

Замеры напряженности магнитных полей, создаваемых бытовыми электроприборами, показали, что их кратковременное воздействие оказывается даже более сильным, чем долговременное пребывание человека рядом с линиями электропередачи. Уровень напряженности магнитного поля на различных расстояниях от бытовых приборов до человека, мГс, приведен в табл.2.

Воздействие ЭМП на организм человека

Степень биологического влияния ЭМП на организм человека зависит от частоты колебаний, напряженности поля и его интенсивности.

Человеческое тело представляет собой некий сосуд, наполненный жидкостью, проводимость которой объясняется наличием в ней гемоглобина, содержащей в крови человека комплексные соединения железа с белком. Таким образом, имеются благоприятные условия, когда внешние переменное магнитное поле может наводить в железистом белке тела человека ток и создать возможность взаимодействия красных кровяных телец с этим полем.

Известно, что при мощности 10 мВт/см2 облучаемой поверхности ткань человека может прогреться на несколько десятых долей градуса. А от частоты излучения зависит интенсивность поглощения электромагнитной энергии в теле человека.

Действие ЭМП особенно большой напряженности (распределительного устройства подстанций и линий электропередачи напряжения 330 - 500 - 750 - 1500 кВ) проявляется по-разному. Находясь в ЭМП, тело человека заряжается при любом соприкосновении с металлической конструкцией подстанции или ЛЭП, что приводит к разрядному импульсу. Установлено , что время такого импульса составляет микросекунды. Эффект этого разряда напоминает ощущение неприятного неожиданного укола. Последствием этого может быть ослабление хватательной способности пальцев и в целом кистей рук, потеря, возможно, на какие-то микросекунды, психологической ориентации и пр., что может привести к травмам: падению верхолаза с высоты опоры, ушибу рабочих, стоящих внизу, инструментом, выпавшим из рук верхолаза и т.д.

В целом интенсивное ЭМП промышленной частоты вызывают у рабочих:

Нарушение функционального состояния центральной нервной, сердечнососудистой и эндокринной систем;

Головокружение, нарушение сна, повышение сонливости, вялости, утомляемости, снижение точности движений;

Изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, сопровождаемых головной болью и аритмией и т.д.

нарушение половой функции;

Ухудшение развития эмбриона;

Все эти изменения в организме человека фиксируются при медицинских обследованиях (анализ крови, электрокардиографии и т.п.)

За последние годы появилась информация о том, что источником злокачественных новообразований может быть ЭМП промышленной частоты.

Защита человека от ЭМП

Для защиты людей от вредного влияния ЭМП применяются нормативы и стандарты, которые представляют собой некий компромисс между преимуществами применения новых технологий и новой техники и возможным риском, причиненным этим применением.

Допустимые уровни неионизирующих излучений различных видов и диапазонов частот и т.д.

В основе установления предельно допустимых уровней (ПДУ) лежит принцип пороговости вредного воздействия ЭМП на человека. В качестве ПДУ ЭМП предусмотрены такие уровни, которые при систематическом облучении в рабочем режиме для данного конкретного источника ЭМП не вызывают у людей (без ограничения пола и возраста) заболеваний и отклонений в состоянии здоровья. В табл.3 приведены допустимые уровни напряженности поля от ЛЭП промышленной частоты.

Однако важным является не только величина напряженности ЭМП, но и продолжительность нахождения человека в зоне действия этого поля. На основе исследований, разработаны следующие нормативы для электрических полей промышленной частоты, предусматривающие ограничение времени пребывания человека в зоне источника ЭМП (см. табл.4)

При напряженности ЭМП 5 кВ/м производство работ не ограничивается как по характеру, так и по длительности выполнения. При напряженности более 25 кВ/м, а также, если требуется большая продолжительность пребывания человека в ЭМП, чем приведено выше, работы должны выполняться с применением средств защиты, например специальной одежды, ткань которой обладает свойствами экрана. В качестве тканей используются ткани с проводящей краской, ткани, содержащие волокна из гибкой медной проволоки, ткани с нитями из проводящего полимера и т.д.

В качестве предупредительных мер предусматривается осуществление постоянного контроля электромагнитной обстановки путем проведения электромагнитного мониторинга, а также прогнозирования развития в целом для предприятия или организации электромагнитной обстановки .

Размеры санитарно-защитных зон ЛЭП в зависимости от их класса напряжения (f = 50 Гц) приведены в табл.5.

Под санитарно-защитной зоной понимается так называемая охранная зона, имеющая условное направление вдоль воздушной линии электропередачи и отсчитываемая от проекции крайних проводов ЛЭП по земле.

Следует заметить, что регламентация размеров санитарно-защитной зоны ЛЭП осуществляется при классе напряжения ЛЭП 330 кВ и выше по электрической составляющей. Однако по магнитной составляющей электромагнитного поля ЛЭП, более опасной, чем электрическая составляющая, размеры санитарно-защитной зоны предположительно могут составлять 200...400 м. Исследования по установлению окончательных размеров охранной зоны по магнитной составляющей следует продолжить.

Размещать жилые здания;

Предусматривать стоянки и остановки всех видов транспорта;

Устраивать любые спортивные и игровые площадки;

Собирать грибы, любые плоды, ягоды и особенно лекарственные растения.

Для контроля за электромагнитной ситуацией в жилых домах или в офисных помещениях, где находится человек, используются приборы, состоящие из регистратора интенсивности ЭМП (переменного и электростатического) типа РИЭП - 50/20 и регистратора интенсивности магнитного поля РИМП 50/2,4, дающие световой и звуковой сигналы при превышении ПДУ для данного источника.

Предусматривается также защита людей от воздействия ЭМП так называемым методом расстояний от источников ЭМП, т.е. санитарно-защитной зоны, размеры которой зависят от напряженности источника (табл.4).

Что касается методов защиты человека в жилых помещениях, то на этот счет можно дать некоторые практические рекомендации.

Поскольку в собственной квартире полностью избавиться от бытовых электроприборов практически невозможно, желательно соблюдать следующие правила:

Не устанавливать над кроватью средства освещения (бра, светильники с плафонами), светопоток от которых обращен вниз, на Вас, - свет должен быть направлен только вверх;

Не устанавливать в спальне телевизор, компьютер, «базу» радиотелефона, который лучше заменить обычным;

Не ставить у изголовья электронные часы (будильник);

Отключать от сети на ночь телевизор, музыкальный центр, проигрыватель и прочие источники электромагнитного излучения, которые могут находиться в дежурном режиме и т.д.

Отказаться по возможности от систематического использования электрических бритв;

Применять утюги с бифилярной обмоткой нагревательных спиралей (такая обмотка не обладает индуктивностью).

Выводы

На основе отечественных и зарубежных исследований установлено наличие связей некоторых заболеваний населения с воздействием электромагнитных излучений, в частности ЭМП.

Установление указанных взаимосвязей является предметом дальнейших исследований электромагнитной нагрузки с учетом статистических показателей состояния здоровья отдельных групп населения, в том числе с учетом профессии, возраста, пола и т.д.

Литература

Дунаев В.Н. Формирование электромагнитной нагрузки в условиях городской среды//Санитария и гигиена. - 2002. - №5. -С.31-34.

Емельянов В. Мероприятия по защите населения и территорий в условиях электромагнитного загрязнения окружающей среды//Основы безопасности жизнедеятельности. -2000. - №1. - С.58-61.

Электричество вокруг нас

Электромагнитное поле (определение из БСЭ) — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Исходя из этого определения не понятно, что является первичным - существование заряженных частиц или же наличие поля. Быть может только благодаря наличию электромагнитного поля частицы могут получать заряд. Также как и в истории с курицей и яйцом. Суть в том, что заряженные частицы и электромагнитное поле неотделимы друг от друга и друг без друга существовать не могут. Поэтому определение не даёт нам с вами возможности понять суть явления электромагнитного поля и единственное, что следует запомнить, что это особая форма материи ! Теория электромагнитного поля была разработана Джеймсом Максвеллом в 1865 г.

Что такое электромагнитное поле? Можно представить себе, что мы живём в электромагнитной Вселенной, которая вся целиком и полностью пронизана электромагнитным полем, а различные частицы и вещества в зависимости от своего строения и свойств под воздействием электромагнитного поля приобретают положительный или отрицательный заряд, накапливают его, или же остаются электронейтральными. Соответственно электромагнитные поля можно разделить на два вида: статическое , то есть излучаемое заряженными телами (частицами) и неотъемлемое от них, и динамическое , распространяющееся в пространстве, будучи оторванным от источника, излучившего его. Динамическое электромагнитное поле в физике представляется в виде двух взаимноперпендикулярных волн: электрической (Е) и магнитной (Н).

Тот факт, что электрическое поле порождается переменным магнитным полем,а магнитное поле - переменным электрическим, приводит к тому, что электрические и магнитные переменные поля не существуют по-отдельности друг от друга. Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц напрямую связано с самими частицами. При ускоренном движении этих заряженных частиц электромагнитное поле "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника.

Источники электромагнитных полей

Природные (естественные) источники электромагнитных полей

Природные (естественные) источники ЭМП делят на следующие группы:

Магнитное поле Земли. Величина геомагнитного поля Земли меняется по земной поверхности от 35 мкТл на экваторе до 65 мкТл вблизи полюсов.

Электрическое поле Земли направлено нормально к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. Напряжённость электрического поля у поверхности Земли составляет 120…130 В/м и убывает с высотой примерно экспоненциально. Годовые изменения ЭП сходны по характеру на всей Земле: максимальная напряжённость 150…250 В/м в январе-феврале и минимальная 100…120 В/м в июне-июле.

Атмосферное электричество – это электрические явления в земной атмосфере. В воздухе (ссылка) всегда имеются положительные и отрицательные электрические заряды – ионы, возникающие под действием радиоактивных веществ, космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. Земной шар заряжен отрицательно; между ним и атмосферой имеется большая разность потенциалов. Напряжённость электрастатического поля резко возрастает во время гроз. Частотный диапазон атмосферных разрядов лежит между 100 Гц и 30 МГц.

Внеземные источники включают излучения за пределами атмосферы Земли.

Биологический электромагнитный фон. Биологические объекты, как и другие физические тела, при температуре выше абсолютного нуля излучают ЭМП в диапазоне 10 кГц – 100 ГГц. Это объясняется хаотическим движением зарядов – ионов, в теле человека. Плотность мощности такого излучения у человека составляет 10 мВт/см2, что для взрослого даёт суммарную мощность в 100 Вт. Человеческое тело также излучает ЭМП с частотой 300 ГГц с плотностью мощности около 0,003 Вт/м2.

Антропогенные источники электромагнитных полей

Антропогенные источники делятся на 2 группы:

Источники низкочастотных излучений (0 - 3 кГц)

Эта группа включает в себя все системы производства, передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные подстанции, электростанции, различные кабельные системы), домашнюю и офисную электро- и электронную технику, в том числе и мониторы ПК, транспорт на электроприводе, ж/д транспорт и его инфраструктуру, а также метро, троллейбусный и трамвайный транспорт.

Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32% территории городов формируется в результате автомобильного движения. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле- и радиоприему, а также могут оказывать вредное воздействие на организм человека.

Источники высокочастотных излучений (от 3 кГц до 300 ГГц)

К этой группе относятся функциональные передатчики - источники электромагнитного поля в целях передачи или получения информации. Это коммерческие передатчики (радио, телевидение), радиотелефоны (авто-, радиотелефоны, радио СВ, любительские радиопередатчики, производственные радиотелефоны), направленная радиосвязь (спутниковая радиосвязь, наземные релейные станции), навигация (воздушное сообщение, судоходство, радиоточка), локаторы (воздушное сообщение, судоходство, транспортные локаторы, контроль за воздушным транспортом). Сюда же относится различное технологическое оборудование, использующее СВЧ-излучение, переменные (50 Гц - 1 МГц) и импульсные поля, бытовое оборудование (СВЧ-печи), средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы ПК, телевизоры и пр.). Для научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты. Возникающие при использовании таких токов электромагнитные поля представляют определенную профессиональную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.

Основными техногенными источниками являются:

Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр).

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра Управления в социально-экономических системах

Курсовая работа

Источники и характеристики электромагнитных полей. Их воздействие на организм человека. Нормирование электромагнитных полей.

Санкт-Петербург

Введение 3

Общая характеристика электромагнитного поля 3

Характеристики электромагнитных полей 3

Источники электромагнитных полей 4

Воздействие электромагнитных полей на организм человека 5

Нормирование электромагнитных полей 5

Нормирование ЭМП для населения 10

Контроль облучения 14

Способы и средства защиты от ЭМ облучений 14

Экранирование 14

Экранирование высокочастотных термических установок 14

Рабочий элемент-индуктор 15

Защита от СВЧ энергии 16

Защита от облучения при настройке и испытаниях СВЧ установок 17

Способы защиты от утечек сквозь отверстия 18

Защита рабочего места и помещений 18

Воздействие лазерного излучения на человека 19

Нормирование лазерного излучения 19

Измерение лазерного излучения 20

Расчёт энергетической освещённости на рабочем месте 20

Меры защиты от лазерного излучения 21

Первая помощь 22

Список источников 23

Введение

В современных условиях научно-технического прогресса в результате развития различных видов энергетики и промышленности электромагнитные излучения занимают одно из ведущих мест по своей экологической и производственной значимости среди других факторов окружающей среды.

Общая характеристика электромагнитного поля

Электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязанные переменные электрическое поле и магнитное поле. Взаимная связь электрического и магнитного полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появлению другого: переменное электрическое поле, порождаемое ускоренно движущимися зарядами (источником), возбуждает в смежных областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т. д. Таким образом, электромагнитное поле распространяется от точки к точке простран-ства в виде электромагнитных волн, бегущих от источника. Благодаря конечности скорости распространения электромагнитное поле может существовать автономно от породившего его источника и не исчезает с устранением источника (например, радиоволны не исчезают с прекращением тока в излучившей их антенне).

Характеристики электромагнитных полей

Известно, что около проводника, по которому протекает ток, возникают одновременно электрическое и магнитное поля. Если ток не меняется во времени, эти поля не зависят друг от друга. При переменном токе магнитное и электрическое поля связаны между собой, представляя единое электромагнитное поле.

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию.

Частота электромагнитного поля - это число колебаний поля в секунду. Единицей измерения частоты является герц (Гц) - частота, при которой совершается одно колебание в секунду.

Длина волны - это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

Поляризация - это явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля или напряженности магнитного поля.

Электромагнитное поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда.

Источники электромагнитных полей

В целом общий электромагнитный фон состоит из источников естественного (электрические и магнитные поля Земли, радиоизлучения Солнца и галактик) и искусственного (антропогенного) происхождения (телевизионные и радиостанции, линии электропередачи, электробытовая техника). Источниками электромагнитных излучений также служат радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы термических установок, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, генераторы сверхвысоких частот и др.

Современные геодезические, астрономические, гравиметрические, аэрофотосъёмочные, морские геодезические, инженерно-геодезические, геофизические работы выполняются с использованием приборов, работающих в диапазоне электромагнитных волн, ультравысокой и сверхвысокой частот, подвергая работающих опасности с интенсивностью облучения до 10 мкВт/см 2 .

Воздействие электромагнитных полей на организм человека

Электромагнитные поля человек не видит и не чувствует и именно поэтому не всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей. При определённой интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующимся теплом.

Нагрев особенно опасен для органов со слаборазвитой сосудистой системой с неинтенсивным кровообращением (глаза, мозг, желудок и др.). При облучении глаз в течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту.

Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ.

Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса.

Оценка опасности воздействия электромагнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощённой телом человека.

Нормирование электромагнитных полей

ЭМП любой частоты имеет 3 условные зоны в зависимости от расстояния X до источника:

Зону индукции (пространство с радиусом Х 2);

Промежуточную зону (зону дифракции);

Волновую зону, Х2

Рабочие места вблизи источников ВЧ полей попадают в зону индукции. Для таких источников уровни облучений нормированы величиной напряжённости электрического Е(Вм) и магнитного Н(А/м) полей.

ГОСТом 12.1.006-84 установлены ПДУ на рабочем месте в течении всего рабочего дня:

Работающие с генератором СВЧ попадают в волновую зону. В этих случаях нормируется энергетическая нагрузка на организм человека W (мкВт*ч/см.кв.) W = 200 мкВт*ч/см.кв. – для всех случаев облучения, исключая облучение от врвщающихся и сканирующих антенн – для них W = 2000 мкВт*ч/см.кв. Предельно допустимую плотность потока энергии (ПДУ) σ доп (мкВт/см.кв) вычисляются по формуле σ доп = W / Т, где Т – время работы в часах в течении рабочего дня. Во всех случаях σ доп ≤ 1000 мкВт/см.кв.

Национальные системы стандартов являются основой для реализации принципов электромагнитной безопасности. Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы ограничивающие уровни электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) для различных условий облучения и различных контингентов.

В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.

Государственные стандарты по нормированию допустимых уровней воздействия электромагнитных полей входят в группу Системы стандартов безопасности труда - комплекс стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Они являются наиболее общими документами и содержат:

требования по видам соответствующих опасных и вредных факторов;

предельно допустимые значения параметров и характеристик;

общие подходы к методам контроля нормируемых параметров и методы защиты работающих.

Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности

Санитарные правила и нормы регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. Как правило, санитарные нормы сопровождаются Методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности, для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение. ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.воздействие на организм человека . Знание природы воздействия электромагнитных волн на организм человека , ... через физические характеристики поля излучения в...

Электромагнитными полями пронизано все окружающее пространство.

Существуют естественные и техногенные источники электромагнитных полей.

Естественные источники электромагнитного поля:

• атмосферное электричество;
• радиоизлучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной);
• электрическое и магнитное поля Земли.

Источниками техногенных электромагнитных полей являются различная передающая аппаратура, коммутаторы, разделительные высокочастотные фильтры, антенные системы, промышленные установки, снабженные высокочастотными (ВЧ), ультравысокочастотными (УВЧ) и сверхвысокочастотными (СВЧ) генераторами.

Источники электромагнитных полей на производстве

К источникам ЭМП на производстве относятся две большие группы источников:

Опасное воздействие на работающих могут оказывать:

• ЭМП радиочастот (60 кГц — 300 ГГц),
• электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц);
• электростатические поля.

Источниками волн радиочастотного диапазона являются прежде всего станции радио- и телевещания. Классификация радиочастот дана в табл. 1. Эффект радиоволн во многом зависит от особенностей их распространения. На него влияют характер рельефа и покрова поверхности Земли, крупные предметы и строения, расположенные на пути, и т.п. Лесные массивы и неровности рельефа поглощают и рассеивают радиоволны.

Таблица 1. Радиочастотный диапазон

Электростатические поля создаются в энергетических установках и при электротехнических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов). В промышленности электростатические поля широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов. Статическое электричество образуется при изготовлении, испытаниях, транспортировке и хранении полупроводниковых приборов и интегральных схем, шлифовке и полировке футляров радиотелевизионных приемников, в помещениях вычислительных центров, на участках множительной техники, а также в ряде других процессов, где используются диэлектрические материалы. Электростатические заряды и создаваемые ими электростатические поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам, переливании жидкостей-диэлектриков, скатывании пленки или бумаги в рулон.

Магнитные поля создаются электромагнитами, соленоидами, установками конденсаторного типа, литыми и металлокерамическими магнитами и др. устройствами.

Источники электрических полей

Любое электромагнитное явление, рассматриваемое в целом, характеризуется двумя сторонами — электрической и магнитной, между которыми существует тесная связь. Электромагнитное поле также имеет всегда две взаимосвязанные стороны — электрическое поле и магнитное поле.

Источником электрических полей промышленной частоты являются токоведущие части действующих электроустановок (линии электропередачи, индукторы, конденсаторы термических установок, фидерные линии, генераторы, трансформаторы, электромагниты, соленоиды, импульсные установки полупериодного или конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты и др.). Длительное воздействие электрического поля на организм человека может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем, что выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменении артериального давления и пульса.

Для электрического поля промышленной частоты в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 предельно допустимый уровень напряженности электрического поля, пребывание в котором не допускается без применения специальных средств защиты в течение всего рабочего дня, равен 5 кВ/м. В интервале свыше 5 кВ/м до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания Т (ч) определяется по формуле Т = 50/Е — 2, где Е — напряженность воздействующего поля в контролируемой зоне, кВ/м. При напряженности поля свыше 20 кВ/м до 25 кВ/м время пребывания персонала в поле не должно превышать 10 мин. Предельно допустимое значение напряженности электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м.

При необходимости определения предельно допустимой напряженности электрического поля при заданном времени пребывания в нем уровень напряженности в кВ/м вычисляется по формуле Е — 50/(Т + 2), где Т — время пребывания в электрическом поле, ч.

Основными видами средств коллективной защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты являются экранирующие устройства — составная часть электрической установки, предназначенная для защиты персонала в открытых распределительных устройствах и на воздушных линиях электропередачи (рис. 1).

Экранирующее устройство необходимо при осмотре оборудования и при оперативном переключении, наблюдении за производством работ. Конструктивно экранирующие устройства оформляются в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических канатов. прутков, сеток. Экранирующие устройства должны иметь антикоррозионное покрытие и заземлены.

Рис. 1. Экранирующий навес над проходом в здание

Для защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты используются также экранирующие костюмы, которые изготавливаются из специальной ткани с металлизированными нитями.

Источники электростатических полей

На предприятиях широко используют и получают вещества и материалы, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества.

Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. При этом на трущихся веществах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электричества.

Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в веществах называют электризацией.

Явление статической электризации наблюдается в следующих основных случаях:

• в потоке и при разбрызгивании жидкостей;
• в струе газа или пара;
• при соприкосновении и последующем удалении двух твердых
• разнородных тел (контактная электризация).

Разряд статического электричества возникает в том случае, когда напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха пробивное напряжение составляет 30 кВ/см.

У людей, работающих в зоне воздействия электростатического поля, отмечаются разнообразные расстройства: раздражительность, головная боль, нарушение сна, снижение аппетита и др.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены ГОСТ 12.1.045-84 «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» и Санитарно-гигиеническими нормами допустимой напряженности электростатического поля (ГН 1757-77).

Эти нормативные правовые акты распространяются на электростатические поля, создаваемые при эксплуатации электроустановок высокого напряжения постоянного тока и электризации диэлектрических материалов, и устанавливают допустимые уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах персонала, а также общие требования к проведению контроля и средствам защиты.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливаются в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей — 60 кВ/м в течение 1 ч.

При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.

В диапазоне напряженности от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в электростатическом поле без средств защиты зависит от конкретного уровня напряженности на рабочем месте.

Меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов статического электричества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия. Основные меры защиты:

• предотвращение накопления зарядов на электропроводящих частях оборудования, что достигается заземлением оборудования и коммуникаций, на которых могут появиться заряды (аппараты, резервуары, трубопроводы, транспортеры, сливоналивные устройства, эстакады и т.п.);
• уменьшение электрического сопротивления перерабатываемых веществ;
• применение нейтрализаторов статического электричества, создающих вблизи наэлектризованных поверхностей положительные и отрицательные ионы. Ионы, несущие заряд, противоположный заряду поверхности, притягиваются к ней, и нейтрализуют заряд. По принципу действия нейтрализаторы разделяют на следующие типы: коронного разряда (индукционные и высоковольтные), радиоизотопные , действие которых основано на ионизации воздуха альфа-излучением плутония-239 и бета-излучением прометия-147, аэродинамические , представляющие собой камеру-расширитель, в которой с помощью ионизирующего излучения или коронного разряда генерируются ионы, которые затем воздушным потоком подаются к месту образования зарядов статического электричества;
• снижение интенсивности зарядов статического электричества. Достигается соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидкостей от примесей;
• отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях. Достигается обеспечением работающих токопроводящей обувью и антистатическими халатами, устройством электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок. заземлением ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов.

Источники магнитного поля

Магнитные поля (МП) промышленной частоты возникают вокруг любых электроустановок и токопроводов промышленной частоты. Чем больше сила тока, тем выше интенсивность магнитного поля.

Магнитные поля могут быть постоянными, импульсными, инфранизкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными. Действие МП может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия МП зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. Каких-либо субъективных воздействий постоянные МП не вызывают. При действии переменных МП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так называемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

При постоянной работе в условиях воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения состава крови. При преимущественно локапьном воздействии могут возникать вегетативные и трофические нарушения, как правило, в области тела, находящегося под непосредственным воздействием МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностыо кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, в некоторых случаях развивается гиперкератоз (ороговелость).

Напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20-25 А/м, что не представляет опасности для человека.

Источники электромагнитного излучения

Источниками электромагнитных излучений в широком диапазоне частот (сверх- и ифранизкочастотном, радиочастотном, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском — табл. 2) являются мощные радиостанции, антенны, генераторы сверхвысоких частот, установки индукционного и диэлектрического нагрева, радары, лазеры, измерительные и контролирующие устройства, исследовательские установки, медицинские высокочастотные приборы и устройства, персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ), видеодисплейные терминалы на электронно-лучевых трубках, используемые как в промышленности, научных исследованиях, так и в быту.

Источниками повышенной опасности с точки зрения электромагнитных излучений являются также микроволновые печи, телевизоры, мобильные и радиотелефоны.

Таблица 2. Спектр электромагнитных излучений

Низкочастотные излучения

Источниками низкочастотных излучений являются системы производства. передачи и распределения электроэнергии (электростанции, трансформаторные подстанции, системы и линии электропередачи), электросети жилых и административных зданий, транспорт, работающий на электроприводе, и его инфраструктура.

При длительном воздействии низкочастотного излучения могут появиться головные боли, изменение артериального давления, развиваться утомление, наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела, стойкое снижение работоспособности.

Для защиты от низкочастотного излучения экранируют либо источники излучения (рис. 2), либо зоны, где может находиться человек.

Рис. 2. Экранирование: а — индуктора; б — конденсатора

Источники радиочастотного излучения

Источником ЭМП радиочастот являются:

• в диапазоне 60 кГц — 3 МГц — неэкранированные элементы оборудования для индукционной обработки металла (закачка, отжиг, плавка, пайка, сварка и т.д.) и других материалов, а также оборудования и приборов, применяемых в радиосвязи и радиовещании;
• в диапазоне 3 МГц — 300 МГц — неэкранированные элементы оборудования и приборов, применяемых в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, а также оборудования для нагрева диэлектриков;
• в диапазоне 300 МГц — 300 ГГц — неэкранированные элементы оборудования и приборов, применяемых в радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, физиотерапии и т.п. Длительное воздействие радиоволн на различные системы организма человека вызывают разные последствия.

Наиболее характерными при воздействии радиоволн всех диапазонов являются отклонения в ЦНС и сердечно-сосудистой системе человека. Субъективные жалобы — частая головная боль, сонливость или бессонница, утомляемость, слабость, повышенная потливость, снижение памяти, рассеянность, головокружение, потемнение в глазах, беспричинное чувство тревоги, страха и др.

Влияние электромагнитного поля средневолнового диапазона при длительном воздействии на проявляется в возбудительных процессах, нарушении положительных рефлексов. Отмечают изменения в крови, вплоть до лейкоцитоза. Установлены нарушение функции печени, дистрофические изменения в головном мозге, внутренних органах и половой системе.

Электромагнитное поле коротковолнового диапазона провоцирует изменения в коре надпочечников, сердечно-сосудистой системе, биоэлектрических процессах коры головного мозга.

ЭМП УКВ диапазона вызывает функциональные изменения в нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других системах организма.

Степень опасности влияния на человека СВЧ-излучения зависит от мощности источника электромагнитных излучений, режима работы излучателей, конструктивных особенностей излучающего устройства, параметров ЭМП, плотности потока энергии, напряженности поля, времени воздействия, размера облучаемой поверхности, индивидуальных свойств человека, расположения рабочих мест и эффективности защитных мероприятий.

Различают тепловое и биологическое воздействие СВЧ-излучения.

Тепловое воздействие является следствием поглощения энергии ЭМП СВЧ-излучения. Чем выше напряженность поля и больше время воздействия, тем сильнее проявляется тепловое воздействие. При плотности потока энергии W- 10 Вт/м 2 организм не справляется с отводом теплоты, температура тела повышается и начинаются необратимые процессы.

Биологическое (специфическое) воздействие проявляется в ослаблении биологической активности белковых структур, нарушении сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Это воздействие проявляется при интенсивности ЭМП менее теплового порога, который равен 10 Вт/м 2 .

Воздействие ЭМП СВЧ-излучения особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте) и ожогам роговицы.

Для обеспечения безопасности работе источниками электромагнитных волн производится систематический контроль фактических нормируемых параметров на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала. Контроль осуществляется измерением напряженности электрического и магнитного поля, а также измерением плотности потока энергии.

Защита персонала от воздействия радиоволн применяется при всех видах работ, если условия работы не удовлетворяют требованиям норм. Эта защита осуществляется следующими способами:

• согласованные нагрузки и поглотители мощности, снижающие напряженность и плотность поля потока энергии электромагнитных волн;
• экранирование рабочего места и источника излучения;
• рациональное размещение оборудования в рабочем помещении;
• подбор рациональных режимов работы оборудования и режима труда персонала.

Наиболее эффективно использование согласованных нагрузок и поглотителей мощности (эквивалентов антенн) при изготовлении, настройке и проверке отдельных блоков и комплексов аппаратуры.

Эффективным средством защиты от воздействия электромагнитных излучений является экранирование источников излучения и рабочего места с помощью экранов, поглощающих или отражающих электромагнитную энергию. Выбор конструкции экранов зависит от характера технологического процесса, мощности источника, диапазона волн.

Для изготовления отражающих экранов используются материалы с высокой электропроводностью, например металлы (в виде сплошных стенок) или хлопчатобумажные ткани с металлической основой. Сплошные металлические экраны наиболее эффективны и уже при толщине 0,01 мм обеспечивают ослабление электромагнитного поля примерно на 50 дБ (в 100 000 раз).

Для изготовления поглощающих экранов применяются материалы с плохой электропроводностью. Поглощающие экраны изготавливаются в виде прессованных листов резины специального состава с коническими сплошными или полыми шипами, а также в виде пластин из пористой резины, наполненной карбонильным железом, с впрессованной металлической сеткой. Эти материалы приклеиваются на каркас или на поверхность излучающего оборудования.

Важное профилактическое мероприятие по защите от электромагнитного облучения — выполнение требований для размещения оборудования и для создания помещений, в которых находятся источники электромагнитного излучения.

Защита персонала от переоблучения может быть достигнута за счет размещения генераторов ВЧ, УВЧ и СВЧ, а также радиопередатчиков в специально предназначенных помещениях.

Экраны источников излучения и рабочих мест блокируются с отключающими устройствами, что позволяет исключить работу излучающего оборудования при открытом экране.

Допустимые уровни воздействия на работников и требования к проведению контроля на рабочих местах для электромагнитных полей радиочастот изложены в ГОСТ 12.1.006-84.