Влияние электромагнитного поля

Содержание:

1. Что такое ЭМП, его  виды и классификация --------------------------- 2

2. Основные источники  ЭМП ------------------------------------------------ 3

2.1 Электротранспорт ---------------------------------------------------------- 3

2.2 Линии электропередач  ---------------------------------------------------- 3

2.3 Электропроводка ----------------------------------------------------------- 6

2.4 Бытовая электротехника  -------------------------------------------------- 7

2.5 Теле- и радиостанции ------------------------------------------------------ 10

2.6 Спутниковая связь  ---------------------------------------------------------- 11

2.7 Сотовая связь ---------------------------------------------------------------- 12

2.8 Радары ------------------------------------------------------------------------- 14

2.9 Персональные компьютеры  ---------------------------------------------- 14

3. Как действует ЭМП  на здоровье ----------------------------------------- 15

4. Как защититься от  ЭМП ---------------------------------------------------- 17

5. Список используемой  литературы --------------------------------------- 20

1. Что такое ЭМП, его виды и классификация

 На практике при  характеристике электромагнитной  обстановки используют термины  "электрическое поле", "магнитное  поле", "электромагнитное поле". Коротко поясним, что это означает  и какая связь существует между  ними.

 Электрическое поле  создается зарядами. Например, во  всем известных школьных опытах  по электризации эбонита, присутствует  как раз электрическое поле.

Магнитное поле создается  при движении электрических зарядов по проводнику.

 Для характеристики  величины электрического поля  используется понятие напряженность  электрического поля, обозначение - Е, единица измерения - В/м (Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля Н, единица - А/м (Ампер-на-метр). При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица - Тл (Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.

Электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле: обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).

 Электромагнитные волны  характеризуются длиной волны - λ. Источник, генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются частотой, обозначение - f.

Международная классификация  электромагнитных волн по частотам

2. Основные источники  ЭМП

 Среди основных источников  ЭМИ можно перечислить: 

- электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда);

- линии электропередач (городского освещения, высоковольтные);

- электропроводка (внутри  зданий, телекоммуникации);

- бытовые электроприборы;

- теле- и радиостанции (транслирующие  антенны);

- спутниковая и сотовая  связь (транслирующие антенны);

- радары;

- персональные компьютеры.

2.1 Электротранспорт

Транспорт на электрической  тяге – электропоезда (в том числе  поезда метрополитена), троллейбусы, трамваи  и т. п. – является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне  частот от 0 до 1000 Гц. По данным (Stenzel et al.,1996), максимальные значения плотности потока магнитной индукции В в пригородных "электричках" достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл. Среднее значение В на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мкТл.

2.2 Линии электропередач

Провода работающей линии  электропередачи создают в прилегающем  пространстве электрическое и магнитное  поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти  поля от проводов линии, достигает десятков метров. Дальность распространение электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП – например, ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы ЛЭП.

 Дальность распространения  магнитного поля зависит от  величины протекающего тока или  от нагрузки линии. Поскольку  нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течение суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Биологическое действие. Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля.

 У растений распространены  аномалии развития - часто меняются  формы и размеры цветков, листьев,  стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от  относительно длительного пребывания  в поле ЛЭП. Кратковременное  облучение (минуты) способно привести  к негативной реакцией только  у гиперчувствительных людей  или у больных некоторыми видами  аллергии. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечнососудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

Санитарные  нормы. Исследования биологического действия ЭМП ПЧ, выполненные в СССР в 60-70-х годах, ориентировались, в основном, на действие электрической составляющей, поскольку экспериментальным путем значимого биологического действия магнитной составляющей при типичных уровнях не было обнаружено. В 70-х годах для населения по ЭП ПЧ были введены жесткие нормативы и по настоящее время являющиеся одними из самых жестких в мире. Они изложены в Санитарных нормах и правилах "Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты"№ 2971-84. В соответствии с этими нормами проектируются и строятся все объекты электроснабжения.

 Несмотря на то, что  магнитное поле во всем мире  сейчас считается наиболее опасным  для здоровья, предельно допустимая  величина магнитного поля для  населения в России не нормируется.  Причина - отсутствие денег для исследований и разработки норм. Большая часть ЛЭП строилась без учета этой опасности.

 На основании массовых  эпидемиологических обследований  населения, проживающего в условиях  облучения магнитными полями  ЛЭП как безопасный или "нормальный" уровень для условий продолжительного  облучения, не приводящий к  онкологическим заболеваниям, независимо  друг от друга шведскими и  американскими специалистами рекомендована величина плотности потока магнитной индукции 0,2 - 0,3 мкТл.

Принципы  обеспечения безопасности населения. Основной принцип защиты здоровья населения от ЭМП ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов.

 Границы санитарно-защитных  зон, для ЛЭП которых на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля - 1 кВ/м.

Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП согласно СН № 2971-84

К размещению ВЛ ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.

 Как определить класс  напряжения ЛЭП? Лучше всего  обратиться в местное энергетическое  предприятие, но можно попробовать  визуально, хотя не специалисту  это сложно:

330 кВ - 2 провода, 500 кВ - 3 провода, 750 кВ - 4 провода. Ниже 330 кВ по одному  проводу на фазу, определить можно  только приблизительно по числу изоляторов в гирлянде: 220 кВ 10 -15 шт., 110 кВ 6-8 шт., 35 кВ 3-5 шт., 10 кВ и ниже - 1 шт.

Допустимые уровни воздействия электрического поля ЛЭП

В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается:

- размещать жилые и  общественные здания и сооружения;

- устраивать площадки  для стоянки и остановки всех  видов транспорта;

- размещать предприятия  по обслуживанию автомобилей  и склады нефти и нефтепродуктов;

- производить операции  с горючим, выполнять ремонт  машин и механизмов.

Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как  сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них  культуры, не требующие ручного труда.

 В случае, если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами санитарно-защитной зоны окажется выше предельно допустимой 0,5 кВ/м внутри здания и выше 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки (в местах возможного пребывания людей), должны быть приняты меры для снижения напряженности. На приусадебных участках или других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее 2 м.

2.3 Электропроводка

Наибольший вклад в  электромагнитную обстановку жилых  помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные  линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания, а  также распределительные щиты и  трансформаторы. В помещениях, смежных  с этими источниками, обычно повышен  уровень магнитного поля промышленной частоты, вызываемый протекающим электротоком. Уровень электрического поля промышленной частоты при этом обычно не высокий  и не превышает ПДУ для населения 500 В/м.

 Источник поля – распределительный пункт электропитания, находящийся в смежном нежилом помещении. Результаты выполненных исследований не могут четко обосновать предельные величины или другие обязательные ограничения для продолжительного облучения населения низкочастотными магнитными полями малых уровней.

В настоящее время многие специалисты считают предельно  допустимой величину магнитной индукции равной 0,2 - 0,3 мкТл. При этом считается, что развитие заболеваний - прежде всего лейкемии - очень вероятно при продолжительном облучении человека полями более высоких уровней (несколько часов в день, особенно в ночные часы, в течение периода более года).

Рекомендации  по защите:

Основная мера защиты - предупредительная.

- необходимо исключить  продолжительное пребывание (регулярно  по несколько часов в день) в местах повышенного уровня  магнитного поля промышленной  частоты; 

- кровать для ночного  отдыха максимально удалять от  источников продолжительного облучения,  расстояние до распределительных  шкафов, силовых электрокабелей  должно быть 2,5 – 3 метра; 

- если в помещении или  в смежном есть какие-то неизвестные  кабели, распределительные шкафы,  трансформаторные подстанции –  удаление должно быть максимально  возможным, оптимально – промерить  уровень электромагнитных полей  до того, как жить в таком  помещении; 

- при необходимости установить  полы с электроподогревом выбирать  системы с пониженным уровнем  магнитного поля.

2.4 Бытовая электротехника

Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками электромагнитных полей. Наиболее мощными следует  признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой “без инея”, кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально  создаваемое ЭМП, в зависимости от конкретной модели и режима работы, может сильно различаться среди оборудования одного типа. Все ниже приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.

 Значения магнитного  поля тесно связаны с мощностью  прибора - чем она выше, тем  выше магнитное поле при его  работе. Значения электрического  поля промышленной частоты практически  всех электробытовых приборов  не превышают нескольких десятков В/м на расстоянии 0,5 м, что значительно меньше ПДУ 500 В/м.

Уровни магнитного поля промышленной частоты бытовых  электроприборов на расстоянии 0,3 м

Предельно допустимые уровни электромагнитного поля для  потребительской продукции, являющейся источником ЭМП

Возможные биологические эффекты. Человеческий организм всегда реагирует на электромагнитное поле. Однако, для того чтобы эта реакция переросла в паталогию и привела к заболеванию необходимо совпадение ряда условий – в том числе достаточно высокий уровень поля и продолжительность облучения. Поэтому, при использовании бытовой техники с малыми уровнями поля и/или кратковременно ЭМП бытовой техники не оказывает влияния на здоровье основной части населения. Потенциальная опасность может грозить лишь людям с повышенной чувствительностью к ЭМП и аллергикам, также зачастую обладающим повышенной чувствительностью к ЭМП.

 Кроме того, согласно  современным представлениям, магнитное  поле промышленной частоты может  быть опасным для здоровья  человека, если происходит продолжительное облучение (регулярно, не менее 8 часов в сутки, в течение нескольких лет) с уровнем выше 0,2 микротесла.

Рекомендации:

- приобретая бытовую технику, проверяйте в Гигиеническом заключении (сертификате) отметку о соответствии изделия требованиям "Межгосударственных санитарных норм допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях", МСанПиН 001-96;

- используйте технику  с меньшей потребляемой мощностью:  магнитные поля промышленной  частоты будут меньше при прочих  равных условиях;

- к потенциально неблагоприятным  источникам магнитного поля промышленной  частоты в квартире относятся  холодильники с системой “без  инея”, некоторые типы “теплых  полов”, нагреватели, телевизоры, некоторые  системы сигнализации, различного  рода зарядные устройства, выпрямители  и преобразователи тока – спальное  место должно быть на расстоянии  не менее 2-х метров от этих  предметов, если они работают во время вашего ночного отдыха;

- при размещении в квартире  бытовой техники руководствуйтесь  следующими принципами: размещайте  бытовые электроприборы по возможности  дальше от мест отдыха, не располагайте бытовые электроприборы поблизости и не ставьте их друг на друга.

Микроволновая печь (или  СВЧ-печь) в своей работе использует для разогрева пищи электромагнитное поле, называемое также микроволновым  излучением или СВЧ-излучением. Рабочая  частота СВЧ-излучения микроволновых  печей составляет 2,45 ГГц. Именно этого  излучения и боятся многие люди. Однако, современные микроволновые печи оборудованы достаточно совершенной защитой, которая не дает электромагнитному полю вырываться за пределы рабочего объема. Вместе с тем, нельзя говорить, что поле совершенно не проникает вне микроволновой печи. По разным причинам часть электромагнитного поля предназначенного для курицы проникает наружу, особенно интенсивно, как правило, в районе правого нижнего угла дверцы. Для обеспечения безопасности при использовании печей в быту в России действуют санитарные нормы, ограничивающие предельную величину утечки СВЧ-излучения микроволновой печи. Называются они "Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами" и имеют обозначение СН № 2666-83. Согласно этим санитарным нормам, величина плотности потока энергии электромагнитного поля не должна превышать 10 мкВт/см2 на расстоянии 50 см от любой точки корпуса печи при нагреве 1 литра воды. На практике практически все новые современные микроволновые печи выдерживают это требование с большим запасом. Тем не менее, при покупке новой печи надо убедиться, что в сертификате соответствия зафиксировано соответствие вашей печи требованиям этих санитарных норм.

Учитывая специфику микроволновой  печи, целесообразно включив ее отойти на расстояние не менее 1,5 м - в этом случае гарантированно электромагнитное поле вас не затронет вообще.

2.5 Теле- и радиостанции

На территории России в  настоящее время размещается  значительное количество передающих радиоцентров различной принадлежности. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в  специально отведенных для них зонах  и могут занимать довольно большие  территории (до 1000 га). По своей структуре  они включают в себя одно или несколько  технических зданий, где находятся  радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную  энергию, генерируемую передатчиком.

 Зону возможного неблагоприятного  действия ЭМП, создаваемых ПРЦ,  можно условно разделить на  две части. 

 Первая часть зоны - это собственно территория ПРЦ,  где размещены все службы, обеспечивающие  работу радиопередатчиков и АФС.  Это территория охраняется, и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны - это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

 Расположение РНЦ может  быть различным, например, в Москве  и московском регионе характерно  размещение в непосредственной  близости или среди жилой застройки. 

 Высокие уровни ЭМП  наблюдаются на территориях, а  нередко и за пределами размещения  передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты  (ПРЦ НЧ, СЧ и ВЧ). Детальный  анализ электромагнитной обстановки  на территориях ПРЦ свидетельствует  о ее крайней сложности, связанной  с индивидуальным характером  интенсивности и распределения  ЭМП для каждого радиоцентра.  В связи с этим специальные  исследования такого рода проводятся  для каждого отдельного ПРЦ. 

 Широко распространенными  источниками ЭМП в населенных  местах в настоящее время являются  радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую  среду ультракороткие волны ОВЧ  и УВЧ-диапазонов.

 Сравнительный анализ санитарно-защитных зон (СЗЗ) и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят «уголковые» трех- и шестиэтажные антенны ОВЧ ЧМ-вещания.

Радиостанции  ДВ (частоты 30 - 300 кГц). В этом диапазоне длина волн относительно большая (например, 2000 м для частоты 150 кГц). На расстоянии одной длины волны или меньше от антенны поле может быть достаточно большим, например, на расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 500 кВт, работающего на частоте 145 кГц, электрическое поле может быть выше 630 В/м, а магнитное - выше 1,2 А/м.

Радиостанции  СВ (частоты 300 кГц - 3 МГц). Данные для радиостанций этого типа говорят, что напряженность электрического поля на расстоянии 200 м может достигать 10 В/м, на расстоянии 100 м - 25 В/м, на расстоянии 30 м - 275 В/м (приведены данные для передатчика мощностью 50 кВт).

Радиостанции  КВ (частоты 3 - 30 МГц). Передатчики радиостанций КВ имеют обычно меньшую мощность. Однако они чаще размещаются в городах, могут быть размещены даже на крышах жилых зданий на высоте 10 - 100 м. Передатчик мощностью 100 кВт на расстоянии 100 м может создавать напряженность электрического поля 44 В/м и магнитного поля 0,12 Ф/м.

Телевизионные передатчики. Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье интерес представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.

 Основной принцип обеспечение  безопасности - соблюдение установленных  Санитарными нормами и правилами  предельно допустимых уровней  электромагнитного поля. Каждый  радиопередающий объект имеет  Санитарный паспорт, в котором  определены границы санитарно-защитной  зоны. Только при наличии этого  документа территориальные органы  Госсанэпиднадзора разрешают эксплуатировать  радиопередающие объекты. Периодически  они производят контроль электромагнитной  обстановки на предмет её соответствия  установленным ПДУ.

2.6 Спутниковая  связь

 Системы спутниковой  связи состоят из приемопередающей  станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма  направленности антенны станций  спутниковой связи имеет ярко  выраженной узконаправленный основной  луч - главный лепесток. Плотность  потока энергии (ППЭ) в главном  лепестке диаграммы направленности  может достигать нескольких сотен  Вт/м2 вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м2. Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.