Влияние на организм человека электромагнитных полей искусственного происхождения

Федеральное агентство  по образованию ГОУ ВПО

«Саратовский государственный  технический университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа №1

по дисциплине «Безопасность  жизнедеятельности»

на тему:

«Влияние на организм человека

электромагнитных полей  искусственного происхождения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы УИТ-42

Николаенко А.Ю.

Проверил:

Козлитин А.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов 2011 г.

 

Содержание

 

Влияние на организм человека электромагнитных полей искусственного происхождения

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 пространства 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/см².

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< l/2π);
• Промежуточную зону (зону дифракции);
• Волновую зону, Х>=2πl

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:

 

F,МГц	Е .,В/м	F,Мгц	Н .,А/м
0,06¸3 3,0¸30	50 20	0,06¸1,5 30¸50	5 0,3
30¸50	10
50¸300	5
Таблица 1. ПДУ источников ВЧ полей

 

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 2.

 

Обозначение	Наименование
ГОСТ 12.1.002-84	Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости  и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.006-84	Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.045-84	Система стандартов безопасности труда. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля
Таблица 2. 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.

Перечень Санитарных правил и Норм РФ для различных  категорий облучаемых приведен в  таблицах 3 и 4.

 

 

 

Обозначение	Наименование
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96	Санитарные правила  и нормы. Электромагнитные излучения  радиочастотного диапазона (ЭМИ  РЧ)
СанПиН 2.2.2.542-96	Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам  и организации работы
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94	Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия  электромагнитных излучений, создаваемых  системами сотовой связи
ОБУВ № 5060-89	Ориентировочные безопасные уровни воздействия переменных магнитных  полей частотой 50Гц при производстве работ под напряжением на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи напряжением 220-1150 кВ
СН № 5802-91	Санитарные нормы и  правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей  промышленной частоты (50 Гц)
СанПиН 2.2.4.723-98	Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях
ПДУ № 3206-85	Предельно-допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц
ПДУ № 1742-77	Предельно-допустимые уровни воздействия постоянных магнитных  полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами
Таблица 3. Санитарные нормы и правила для условий профессионального облучения электромагнитными полями

 

 

 

 

 

 

 

Обозначение	Наименование
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94	Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи
СН № 2971-84	Санитарные нормы и  правила защиты населения от воздействия  электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного  тока промышленной частоты
СанПиН 2.2.2.542-96	Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам  и организации работы
МСанПиН 001-96	Межгосударственные санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96	Санитарные правила  и нормы. Электромагнитные излучения  радиочастотного диапазона (ЭМИ  РЧ)
СН № 2666-83	Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой  микроволновыми печами
СН № 2550-82	Предельно допустимые нормы  напряженности электромагнитного  поля, создаваемого индукционными бытовыми печами, работающими на частоте 20 - 22кГц
Таблица 4. Санитарные нормы и правила для условий непрофессионального облучения (население)

 

В основе установления ПДУ  лежит принцип «пороговости»  вредного действия ЭМП.

В качестве ПДУ ЭМП  принимаются такие значения, которые  при ежедневном облучении в свойственном для данного источника излучения  режимах не вызывает у населения  без ограничения пола и возраста заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения.

Основной критерий определения  уровня воздействия ЭМП как предельно  допустимого - воздействие не должно вызывать у человека даже временного нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени. Это означает, что в качестве ПДУ принимается дробная величина от минимального уровня электромагнитного поля, способного вызвать какую либо реакцию.

В зависимости от места  нахождения человека относительно источника  ЭМП он может подвергаться воздействию  электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне - воздействию сформированной электромагнитной волны. По этому признаку определяется необходимый критерий контроля безопасности.

В части требований ГОСТов и СанПиН по проведению контроля записано, что контроль уровней ЭП осуществляется по значению напряженности ЭП - Е, В/м. Контроль уровней МП осуществляется по значению напряженности МП - Н, А/м или значению магнитной индукции - В, Тл. В зоне сформировавшейся волны контроль осуществляется по плотности потока энергии (ППЭ), Вт/м².

Виды источников электромагнитных полей искусственного происхождения

К искусственным источникам электромагнитных полей, которые делятся на две группы, относятся:

• устройства специально созданные для излучения электромагнитной энергии (радио и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки, физиотерапевтические приборы, системы радиосвязи и т. п.);
• устройства, не предназначенные для излучения электромагнитной энергии в пространство (Линии электропередач и трансформаторные подстанции, бытовая и организационная техника и т. п.);

Нормирование ЭМП для  населения

В России установлены  самые жесткие в мире предельно  допустимые уровни облучения населения  электромагнитными полями.

Система Санитарно-гигиенического нормирования ПДУ ЭМП для населения в России исходит из принципа введения ограничений для конкретных случаев облучения.

Можно выделить следующие  виды условий облучения, на которые  для населения установлены специально разработанные Санитарно - гигиенические нормы: элементы систем сотовой связи и других видов подвижной связи, все типы стационарных радиотехнических объектов (включая радиоцентры, радио- и телевизионные станции, радиолокационные и радиорелейные станции, земные станции спутниковой связи, объекты транспорта с базированием мобильных передающих радиотехнических средств при их работе в штатном режиме в местах базирования), видеодисплейные терминалы и мониторы персональных компьютеров, СВЧ - печи, индукционные печи.

На иные условия облучения, где в качестве источников выступает  бытовая потребительская техника, включая телевизоры, в настоящее время используются межгосударственные российско-белорусские санитарные нормы, устанавливающие требования только к электрической составляющей диапазона 50 Гц и уровню электростатического поля.

При определении конкретного  значения уровня ПДУ разработчики руководствуются либо результатами специально выполненных работ (н.р. печи СВЧ и индукционные печи), либо результатами общих медико-биологических исследований (системы сотовой связи, радиотехнические объекты, ПК).

В случае отсутствия на конкретный вид продукции отдельного норматива, санитарно-гигиенические требования к этой продукции предъявляются на основе ПДУ, установленного в общих стандартах.

Информация о конкретных значениях ПДУ для упомянутых выше условий облучения приведена  в таблицах 5, 6 и 7.

 

Источник	Диапазон	Значение ПДУ	Примечание
Индукционные печи	20 - 22 кГц	500 В/м  4 А/м	Условия измерения:  расстояние 0,3 м от корпуса
СВЧ печи	2,45 ГГц	10 мкВт/см2	Условия измерения:  расстояние 0,50 ± 0,05 м от любой точки, при нагрузке 1 литр воды
Видеодисплейный терминал ПЭВМ	5 Гц - 2 кГц	Епду = 25 В/м  Впду = 250 нТл	Условия измерения:  расстояние 0,50 ± 0,05 м от любой точки, при нагрузке 1 литр воды
	2 - 400 кГц	Епду = 2,5 В/м  Впду = 25 нТл
	поверхностный электростатический потенциал	V = 500 В	Условия измерения:  расстояние 0,1 м от экрана монитора ПЭВМ
Прочая продукция	50 Гц	Е = 500 В/м	Условия измерения:  расстояние 0,5 м от корпуса изделия
	0,3 - 300 кГц	Е = 25 В/м
	0,3 - 3 МГц	Е = 15 В/м
	3 - 30 МГц	Е = 10 В/м
	30 - 300 МГц	Е = 3 В/м
	0,3 - 30 ГГц	ППЭ = 10 мкВт/см2
Таблица 5. Предельно допустимые уровни электромагнитного поля для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП

 

 

 

Категория облучения	Величина ВДУ ЭМИ	Примечание
Облучение населения, проживающего на прилегающей селитебной территории, от антенн базовых станций	ППЭпд = 10 мкВт/см2
Облучение пользователей  радиотелефонов	ППЭпду = 100 мкВт/см2	Условия измерения:  Измерения ППЭ следует производить на расстоянии от источника ЭМИ, соответствующего расположению головы человека, подвергающегося облучению
Таблица 6. Временно допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи, непрофессиональное воздействие

 

Источник	Диапазон частот	Значение ПДУ	Примечание
Радиотехнические объекты	30 - 300 кГц	25 В/м	Для всех случаев облучения
	0,3 - 3 МГц	15 В/м
	3 - 30 МГц	10 В/м
	30 - 300 МГц	3 В/м
	300 МГц - 300 ГГц	10 мкВт/см2
Таблица 7. Предельно допустимые уровни воздействия ЭМП, создаваемых радиотехническими объектами для основного населения

 

Для населения отдельно нормируется предельно допустимая напряженность электрического поля создаваемого ЛЭП, значения ПДУ для  разных условий облучения приведены  в таблице 8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПДУ ЭП ПЧ, кВ/м	Условия облучения
0,5	внутри жилых зданий
1	на территории зоны жилой  застройки
5	в населенной местности  вне зоны жилой застройки; (земли  городов в пределах городской  черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и  зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов в пределах черты этих пунктов) а также на территории огородов и садов;
10	на участках пересечения  воздушных линий электропередачи  с автомобильными дорогами I – IV категорий;
15	в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья);
20	в труднодоступной местности (недоступной для транспорта и  сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения.
Таблица 8. Допустимые уровни воздействия ЭП ПЧ на население от ЛЭП

Способы и  средства защиты человека от воздействия электромагнитных полей

 

Защита человека от неблагоприятного биологического действия ЭМП строится по следующим основным направлениям:

• организационные мероприятия;
• инженерно-технические мероприятия;
• лечебно-профилактические мероприятия.

Организационные мероприятия  по защите от ЭМП

К организационным мероприятиям по защите от действия ЭМП относятся: выбор режимов работы излучающего оборудования, обеспечивающего уровень излучения, не превышающий предельно допустимый, ограничение места и времени нахождения в зоне действия ЭМП (защита расстоянием и временем), обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем ЭМП.

Защита временем применяется, когда нет возможности снизить  интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого  уровня. В действующих ПДУ предусмотрена  зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения.

Защита расстоянием основывается на падении интенсивности излучения, которое обратно пропорционально квадрату расстояния и применяется, если невозможно ослабить ЭМП другими мерами, в том числе и защитой временем. Защита расстоянием положена в основу зон нормирования излучений для определения необходимого разрыва между источниками ЭМП и жилыми домами, служебными помещениями и т.п.

Для каждой установки, излучающей электромагнитную энергию, должны определяться санитарно-защитные зоны в которых  интенсивность ЭМП превышает ПДУ. Границы зон определяются расчетно для каждого конкретного случая размещения излучающей установки при работе их на максимальную мощность излучения и контролируются с помощью приборов. В соответствии с ГОСТ 12.1.026-80 зоны излучения ограждаются либо устанавливаются предупреждающие знаки с надписями: «Не входить, опасно!».

Инженерно-технические  мероприятия по защите населения  от ЭМП

Инженерно-технические  защитные мероприятия строятся на использовании  явления экранирования электромагнитных полей непосредственно в местах пребывания человека либо на мероприятиях по ограничению эмиссионных параметров источника поля. Последнее, как правило, применяется на стадии разработки изделия, служащего источником ЭМП.

Одним из основных способов защиты от электромагнитных полей является их экранирования в местах пребывания человека. Обычно подразумевается два типа экранирования: экранирование источников ЭМП от людей и экранирование людей от источников ЭМП. Защитные свойства экранов основаны на эффекте ослабления напряженности и искажения электрического поля в пространстве вблизи заземленного металлического предмета.

От электрического поля промышленной частоты, создаваемого системами  передачи электроэнергии, осуществляется путем установления санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов. Защита от магнитного поля промышленной частоты практически возможна только на стадии разработки изделия или проектирования объекта, как правило снижение уровня поля достигается за счет векторной компенсации поскольку иные способы экранирования магнитного поля промышленной частоты чрезвычайно сложны и дороги.

Основные требования к обеспечению безопасности населения от электрического поля промышленной частоты, создаваемого системами передачи и распределения электроэнергии, изложены в Санитарных нормах и правилах "Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты"№ 2971-84.

При экранировании ЭМП  в радиочастотных диапазонах используются разнообразные радиоотражающие  и радиопоглощающие материалы.

К радиоотражающим материалам относятся различные металлы. Чаще всего используются железо, сталь, медь, латунь, алюминий. Эти материалы используются в виде листов, сетки, либо в виде решеток и металлических трубок. Экранирующие свойства листового металла выше, чем сетки, сетка же удобнее в конструктивном отношении, особенно при экранировании смотровых и вентиляционных отверстий, окон, дверей и т.д. Защитные свойства сетки зависят от величины ячейки и толщины проволоки: чем меньше величина ячеек, чем толще проволока, тем выше ее защитные свойства. Отрицательным свойством отражающих материалов является то, что они в некоторых случаях создают отраженные радиоволны, которые могут усилить облучение человека.

Более удобными материалами  для экранировки являются радиопоглощающие материалы. Листы поглощающих материалов могут быть одно- или многослойными. Многослойные - обеспечивают поглощение радиоволн в более широком диапазоне. Для улучшения экранирующего действия у многих типов радиопоглощающих материалов с одной стороны впрессована металлическая сетка или латунная фольга. При создании экранов эта сторона обращена в сторону, противоположную источнику излучения.

Характеристики некоторых  радиопоглощающих материалов приведены  в таблице 9.

 

Наименование материалов	Тип марок	Диапазон поглощенных волн, см	Коэффициент отражения по мощности, %	Ослабление проходящей мощности, %
Резиновые коврики	В2Ф-2	0,8 - 4	1 - 2	98 - 99
Магнитодиэлектрические пластины	ХВ – 0,8	0,8	1 - 2	98 - 99
Поглощающие покрытия на основе поролона	«Болото»	0,8 - 100	1 - 2	98 - 99
Ферритовые пластины	СВЧ - 0,68	15 – 200	3 - 4	96 - 97
Таблица 9. Характеристики некоторых радиопоглощающих материалов