Введение

Тема реферата «Защита человека от вредного воздействия электромагнитного поля промышленной частоты» по дисциплине «Основы безопасности жизнедеятельности».

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, полученные для г. Оренбурга, который практически представляет собой среднестатистический промышленный район СНГ.

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 электропотребляемые радио- и электроприборы, 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.

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:

электрическое и магнитное поле Земли;

радио излучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной);

атмосферное электричество;

биологический электромагнитный фон.

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:

бытовые телеприёмники, СВЧ-печи, радиотелефоны и т.п. устройства;

электростанции, энергосиловые установки и трансформаторные подстанции;

широкоразветвлённые электрические и кабельные сети;

радиолокационные, радио- и телепередающие станции, ретрансляторы;

компьютеры и видеомониторы;

воздушные линии электропередач (ЛЭП).

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

В процессе эволюции и жизнедеятельности человек испытывает влияние естественного электромагнитного фона, характеристики которого используются как источник информации, обеспечивающий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды.

Однако вследствие научно-технического прогресса электромагнитный фон Земли в настоящее время не только увеличился, но и претерпел качественные изменения. Появились электромагнитные излучения таких длин волн, которые имеют искусственное происхождение в результате техногенной деятельности (например, миллиметровый диапазон длин волн и др.).

Спектральная интенсивность некоторых техногенных источников электромагнитного поля (ЭМП) может существенным образом отличаться от эволюционно сложившегося естественного электромагнитного фона, к которому привыкли человек и другие живые организмы биосферы.

Источники электромагнитных полей

К основным источникам ЭМП антропогенного происхождения относятся телевизионные и радиолокационные станции, мощные радиотехнические объекты, промышленное технологическое оборудование, высоковольтные линии электропередач промышленной частоты, термические цехи, плазменные, лазерные и рентгеновские установки, атомные и ядерные реакторы и т.п. Следует отметить техногенные источники электромагнитных и других физических полей специального назначения, применяемые в радиоэлектронном противодействии и размещаемые на стационарных и передвижных объектах на земле, воде, под водой, в воздухе.

Любое техническое устройство, использующее либо вырабатывающее электрическую энергию, является источником ЭМП, излучаемых во внешнее пространство. Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр).

Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки в зонах, примыкающих к предприятиям. Воздействие ЭМП промышленной частоты связано с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100...150 м. При этом внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения.

Спектр электромагнитных излучений техносферы

Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электромагнитное поле в вакууме характеризуется векторами напряженности электрического поля Е и индукции магнитного поля В, которые определяют силы, действующие на неподвижные и движущиеся заряды. В системе единиц СИ размерность напряженности электрического поля [Е] = В/м - вольт на метр и размерность индукции магнитного поля [В] = Тл - тесла. Источниками электромагнитных полей являются заряды и токи, т.е. движущиеся заряды. Единица заряда в СИ называется кулон (Кл), а единица тока - ампер (А).

Силы взаимодействия электрического поля с зарядами и токами определяются следующими формулами:

F э = qЕ; F м = , (5.9)

где F э - сила, действующая на заряд со стороны электрического поля, Н; q - величина заряда, Кл; F M - сила, действующая на ток со стороны магнитного поля, Н; j - вектор плотности тока, указывающий направление тока и равный по абсолютной величине А/м 2 .

Прямые скобки во второй формуле (5.9) обозначают векторное произведение векторов j и В и образуют новый вектор, модуль которого равен произведению модулей векторов j и В, умноженному на синус угла между ними, а направление определяется по правилу правого "буравчика", т.е. при вращении вектора j к вектору В по кратчайшему расстоянию вектор . (5.10)

Первое слагаемое соответствует силе со стороны электрического поля напряженностью Е, а второе - магнитной силе в поле с индукцией В.

Электрическая сила действует в направлении напряженности электрического поля, а магнитная сила перпендикулярна как скорости заряда, так и вектору индукции магнитного поля, и ее направление определяется по правилу правого винта.

ЭМП от отдельных источников могут быть классифицированы по нескольким признакам, наиболее общий из которых - частота. Неионизирующие электромагнитные излучения занимают довольно широкий диапазон частот от ультранизкочастотного (УНЧ) интервала в 0...30 Гц до ультрафиолетовой (УФ) области, т.е. до частот 3 · 1015 Гц.

Спектр техногенных электромагнитных излучений простирается от сверхдлинных волн (несколько тысяч метров и более) до коротковолнового γ-излучения (с длиной волны менее 10-12 см).

Известно, что радиоволны, свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, рентгеновские лучи и γ-излучение - все это волны одной электромагнитной природы, отличающиеся длиной волны (табл. 5.4).

Поддиапазоны 1...4 относятся к промышленным частотам, поддиапазоны 5...11 - к радиоволнам. К СВЧ-диапазону отнесены волны с частотами 3...30 ГГц. Однако исторически сложилось так, что под СВЧ-диапазоном понимают колебания волны длиной от 1 м до 1 мм.

Таблица 5.4. Шкала электромагнитных волн

Длина вол­ны λ	Поддиапазоны волн	Частота коле­баний v	Диапазон
	№ 1...4. Сверхдлинные волны
	№ 5. Километровые волны (НЧ - низ­кие частоты)
	№ 6. Гектометровые волны (СЧ - сред­ние частоты)
			Радиоволны
	№ 8. Метровые волны (ОВЧ - очень высокие частоты)
	№ 9. Дециметровые волны (УВЧ - ультравысокие частоты)
	№ 10. Сантиметровые волны (СВЧ - сверхвысокие частоты)
	№ 11. Миллиметровые волны (милли­метровый диапазон)
0,1 мм (100 мкм)	Субмиллиметровые волны
	Инфракрасное излучение (ИК-диапазон)	4,3 · 10 14 Гц	Оптический диапазон
	Видимый диапазон	7,5 · 10 14 Гц
	Ультрафиолетовое излучение (УФ-диа- пазон)
	Рентгеновский диапазон
	γ-Излучение
	Космические лучи

Под оптическим диапазоном в радиофизике, оптике, квантовой электронике понимается диапазон длин волн примерно от субмиллиметрового до дальнего ультрафиолетового излучений. К видимому диапазону относятся колебания волн длинами от 0,76 до 0,38 мкм.

Видимый диапазон составляет небольшую часть оптического диапазона. Границы переходов УФ-излучения, рентгеновского, γ-излучений точно не фиксированы, но примерно соответствуют указанным в табл. 5.4 значениям λ и v. Гамма-излучение, обладающее значительной проникающей способностью, переходит в излучение очень больших энергий, называемое космическими лучами.

В табл. 5.5 приведены некоторые техногенные источники ЭМП, работающие в различных диапазонах электромагнитного спектра.

Таблица 5.5. Техногенные источники ЭМП

Название	Диапазон частот (длин волн)
Радиотехнические объекты	30 кГц...30 МГц
Радиопередающие станции	30 кГц...300 МГц
Радиолокационные и радионави­гационные станции	СВЧ-диапазон (300 МГц- 300 ГГц)
Телевизионные станции	30 МГц...З ГГц
Плазменные установки	Видимый, ИК-, УФ-диапазоны
Термические установки	Видимый, ИК-диапазон
Высоковольтные линии электро­передач	Промышленные частоты, статическое элек­тричество
Рентгеновские установки	Жесткий УФ-, рентгеновский диапазон, ви­димое свечение
	Оптический диапазон
	СВЧ-диапазон
Технологические установки	ВЧ-, СВЧ-, ИК-, УФ-, видимый, рентгенов­ский диапазоны
Ядерные реакторы	Рентгеновское иγ-излучение, ИК-, видимое и т. п.
Источники ЭМП специального назначения (наземные, водные, подводные, воздушные), применяе­мые в радиоэлектронном противо­действии	Радиоволны, оптический диапазон, акусти­ческие волны (комби нированность действия)

Все источники ЭМП в зависимости от происхождения подразделя­ются на естественные и антропогенные .

В спектре естественных электромагнитных полей условно можно выделить три составляющие:

· геомагнитное поле (ГМП) Земли;

· электростатическое поле Земли;

· переменные ЭМП в диапазоне частот от 10 до 10 Гц.

Естественное электрическое поле Земли создается избыточным от­рицательным зарядом на поверхности, его напряженность на открытой местности обычно находится в диапазоне от 100 до 500 В/м. Грозо­вые облака могут увеличивать напряженность этого поля до десятков-сотен кВ/м.

Геомагнитное поле Земли состоит из основного постоянного поля (его вклад 99%) и переменного поля (1%). Существование постоянно­го магнитного поля объясняется процессами, протекающими в жидком металлическом ядре Земли. В средних широтах его напряженность со­ставляет примерно 40 А/м, у полюсов 55,7 А/м.

Переменное геомагнитное поле порождается токами в магнитосфе­ре и ионосфере. Например, сильные возмущения магнитосферы могут быть вызваны магнитными бурями, многократно увеличивающими ам­плитуду переменной составляющей геомагнитного поля. Магнитные бури являются результатом проникновения в атмосферу летящих от Солнца со скоростью 1000... 3000 км/с заряженных частиц, так называе­мого солнечного ветра, интенсивность которого обусловлена солнечной активностью (солнечными вспышками и др.).

Свой вклад в формирование естественного электромагнитного фо­на Земли вносит грозовая активность (0,1... 15 кГц). Электромагнитные колебания на частотах 4... 30 Гц существуют практически всегда. Мож­но предположить, что они могут служить синхронизаторами некоторых биологических процессов, поскольку являются резонансными частота­ми для ряда из них.

В спектр солнечного и галактического излучения, достигающего Земли, входят ЭМИ всего радиочастотного диапазона, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, видимый свет, ионизирующие излучения.

Человеческий организм излучает ЭМП с частотой выше 300 ГГц с плотностью потока энергии 0,003 Вт/м². Если общая площадь поверх­ности среднего человеческого тела 1,8 м², то общая излучаемая энергия приблизительно 0,0054 Вт.

В настоящее время впервые в мире российскими учеными выпол­нена разработка гигиенических рекомендаций, регламентирующих воз­действие на человека ослабленных геомагнитных полей. Поводом для подобных исследований послужили жалобы на ухудшение самочув­ствия и состояния здоровья лиц, работающих в специализированных экранированных сооружениях, в силу своих конструктивных особенно­стей препятствующих проникновению внутрь них ЭМИ естественного происхождения.

Ослабленные естественные геомагнитные поля (ГМП) могут создаваться также в подзем­ных сооружениях метрополитена (уровни естественных ГМП снижены в 2...5 раз), в жилых зданиях, выполненных из железобетонных кон­струкций (в 1,5 раза), в салонах легковых автомобилей (в 1,5... 3 раза), а также в самолетах, банковских хранилищах и т.д.

При нахождении человека в условиях дефицита естественных ЭМП возникает ряд функциональных изменений в ведущих системах орга­низма: возникает дисбаланс основных нервных процессов в виде пре­обладания торможения, дистонии мозговых сосудов, развиваются изме­нения со стороны сердечно-сосудистой и иммунной систем и др.

Антропогенные источники ЭМП в соответствии с международной классификацией делятся на две группы:

· источники, генерирующие крайне низкие и сверхнизкие частоты от 0 до 3 кГц;

· источники, генерирующие излучение в радиочастотном диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц, включая СВЧ-излучение.

К первой группе относятся, в первую очередь, все системы про­изводства, передачи и распределения электроэнергии (линии электро­передач - трансформаторные подстанции, электростанции, системы электропроводки, различные кабельные системы); офисная электро- и электронная техника, транспорт на электроприводе: железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской - метро, троллейбусный, трамвайный.

Протяженность ЛЭП в нашей стране составляет более 4,5 млн км. Источником излучения энергии в окружающее пространство являются провода ЛЭП. Несмотря на то, что электромагнитная энергия поля про­мышленной частоты (50 Гц) в значительной мере поглощается почвой, напряженность поля под проводами и вблизи них может быть значитель­ной и зависит от класса напряжения ЛЭП, нагрузки, высоты подвески, расстояния между проводами, растительного покрова, рельефа под ли­нией.

Источниками ЭМП в диапазоне 3 кГц... 300 ГГц являются переда­ющие радиоцентры, радиостанции НЧ, СЧ, КВЧ диапазонов, радио­станции FM (87,5... 10 МГц), мобильные телефоны, радиолокацион­ные станции (метеорологические, аэропортов), установки СВЧ-нагрева, ВДТ и персональные компьютеры и др.

Воздействию высоких уровней ЭМИ, создаваемых, например, пе­редающими радиоцентрами (ПРЦ) во многих случаях подвергаются не только служащие ПРЦ, но и люди, находящиеся в прилегающих домах. ПРЦ включают в себя одно или несколько технических зданий, в кото­рых находятся радиопередатчики и антенные поля, на которых распола­гаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем. Размещение ПРЦ может быть различным, например, в Москве характерно размеще­ние в непосредственной близости или среди жилой застройки (напри­мер, Октябрьский ПРЦ).

Радиолокационные станции имеют высокую мощность и оснаще­ны, как правило, остронаправленными антеннами кругового обзора, что приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с вы­сокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты - Иркутск, Сочи, Ростов-на-Дону и др.

В настоящее время в России несколько миллионов человек пользу­ются сотовой связью. Сотовая связь состоит из сети базовых станций и ручных персональных радиотелефонов. Базовые станции расположены на расстоянии от 1 до 15 км друг от друга, образуя между собой так на­зываемые «соты» посредством радиорелейной связи. Они обеспечива­ют связь с персональными радиотелефонами на частотах 450, 800, 900 и 1800 МГц. Мощность передатчиков находится в диапазоне от 2,5 до 320 Вт (как правило, 40 Вт).

Антенны базовых станций располагаются на высоте 15-50 м от по­верхности Земли, в основном, на крышах зданий. При их расположе­нии на крышах общественных, административных или жилых зданий осуществляется контроль электромагнитной обстановки, однако они не рассматриваются как потенциальные источники опасности, поскольку излучение боковых лепестков базовых антенн имеет небольшое значе­ние.

Ручные радиотелефоны сотовой связи имеют мощность 0,2... 7 Вт. Выходная мощность коррелируется с частотой: чем выше частота, тем меньше выходная мощность.

Для уменьшения последствий рекомендуется не прижимать телефон к уху, или прикладывать его во время разговора то к одному, то к друго­му уху и непрерывно говорить не более 2... 3 минут. Некоторые ученые предлагают изменить конструкцию радиотелефона так, чтобы антенна была направлена вниз относительно уха, а еще лучше в сторону от го­ворящего.

Источниками ЭМП в широком диапазоне частот являются ВДТ и персональные компьютеры . На рабочих местах пользователей компью­теров с мониторами на базе электронно-лучевых трубок фиксируются достаточно высокие уровни ЭМП, что говорит об опасности их биоло­гического действия, а распределение полей сложно и неодинаково на различных рабочих местах. Спектральная характеристика поля на ра­бочем месте пользователя компьютера и типичная карта электромагнит­ной обстановки приведены на рис. 7.2 - 7.4.

В промышленности высокочастотные ЭМИ используются для ин­дукционного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, напыление металлов, нагрев пластмасс, склейка пластиков, термообра­ботка пищевых продуктов и др.).

Например, вблизи промышленных генераторов для высокочастот­ной закалки металлов, сушки древесины и т.п. напряженность электри­ческого поля на рабочих местах может достигать нескольких сот вплоть до тысячи В/м, а напряженность магнитного поля - десятков А/м.

Рис. 7.2. Спектральная характеристика переменно­го электрического поля на рабочем месте пользова­теля. Монитор СМ-102, Тайвань

Рис. 7.3. Пример распределения переменного электрического поля на рабочем месте пользователя

Рис. 7.4. Силовые линии магнитного поля вокруг дисплея

Источниками постоянных магнитных полей на рабочих местах являются: электромагниты и соленоиды постоянного тока, импульс­ные установки полупериодного и конденсаторного типа, магнитопроводы в электрических машинах и аппаратах, литые и металлокерамические магниты, используемые в радиотехнике. Постоянные магниты и электромагниты широко используются в приборостроении, в магнит­ных шайбах подъемных кранов и других фиксирующих устройствах, в устройствах для магнитной обработки воды, установках ядерного магнитного резонанса и др. Мощными источниками постоянного маг­нитного поля являются магнитогидродинамические генераторы, уров­ни магнитных полей которых в местах нахождения обслуживающего персонала достигают 50 мТл. Средние уровни постоянных магнитных полей в рабочей зоне операторов при электролитических процессах составляют 5...10мТл. Высокие уровни (10... 100мТл) создаются в салонах транспортных средств на магнитной подушке.

Электростатические поля возникают при работе с легко электризую­щимися материалами и изделиями, при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока. Статические электрические поля широко используются в промышленности для электрогазоочистки, электроста­тической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов и др.

*11111*В технологических процессах широко используют искусственные источники ЭМП, работающие в следующих частотных диапазонах: f = 3-300 Гц – токи промышленной частоты; f = 60 кГц-300 ГГц – токи радиочастот. На металлургических заводах применяют установки для индукционной обработки металлов, которые позволяют: плавить, закаливать, отжигать, сваривать металл. Кроме того, источниками ЭМП являются средства автоматики, трансформаторы, конденсаторы, электронно-лучевые трубки.

Эффективным средством защиты от ЭМП является экранирование . Выбор конструкции экрана зависит от диапазона волн, характера выполняемых работ, источника излучения.

К неионизирующим электромагнитным полям (ЭМП) и излучениям (ЭМИ) относятся: электростатические поля, постоянные магнитные поля (в т.ч. и геомагнитное поле земли), электрические и магнитные поля промышлен- ной частоты, электромагнитные излучения радиочастотного диапазона , элек- тромагнитные излучения оптического диапазона . К оптической области неио- низирующих излучений принято относить электромагнитные колебания с дли- ной волны от 10 до 34·104 нм. Из них диапазон длин волн от 10 до 380 нм относят к области ультрафиолетового (УФ) излучения, от 380 до 770 нм - к видимой области спектра и от 770 до 34·104 нм - к области инфракрасного (ИК) излучения. Глаз человека имеет наибольшую чувствительность к излуче- ниям с длиной волн 540…550 нм. Особый вид ЭМИ представляет собой лазер- ное излучение (ЛИ) оптического диапазона с длиной волны 102...106 нм. Отли- чие ЛИ от других видов ЭМИ заключается в том, что источник излучения ис- пускает электромагнитные волны строго одной длины волны и в одной фазе.

Электромагнитные поля и излучения являются источником негативного влияния на человека и окружающую среду. Они загрязняют не только произ-

Водственные среды, но и окружающую среду. Сейчас ученые и практикующие экологи называют электромагнитные загрязнения вялотекущей чрезвычайной ситуацией.

Магнитные поля (МП) могут быть постоянными, импульсными и перемен-

ными. Степень воздействия магнитного поля на работающих зависит от макси- мальной напряженности его в рабочей зоне. При действии переменных МП на- блюдаются характерные зрительные ощущения, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

Проблема электромагнитного загрязнения возникла в результате резкого

увеличения в последние годы количества различных источников ЭМП техно- генного характера и повлекла за собой необходимость досконального изучения физических основ данного негативного фактора, а также выработки мероприя- тий по защите населения и окружающей среды в условиях действия электро- магнитного загрязнения, превышающего допустимые уровни.

Под электромагнитным загрязнением среды понимается состояние элек-

тромагнитной обстановки, характеризуемое наличием в атмосфере электромаг- нитных полей повышенной интенсивности, создаваемых техногенными и при- родными источниками излучения неионизирующей части электромагнитного спектра.

Под электромагнитным излучением (ЭМИ) понимается процесс образова- ния электромагнитного поля.

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму мате-

рии, состоящую из взаимосвязанных электрического и магнитного полей.

Электрическое поле представляет собой систему из замкнутых силовых ли- ний, создаваемых заряженными электрическими телами различных знаков или переменным магнитным полем. Постоянное электрическое поле создается не- подвижными электрическими зарядами.

Магнитное поле представляет собой систему из замкнутых силовых линий,

создаваемых при движении по проводнику электрических зарядов. Постоян- ное магнитное поле создается равномерно движущимися в проводнике элек- трическими зарядами постоянного тока.

Физические причины существования переменного электромагнитного поля

связаны с тем, что изменяющиеся во времени электрическое поле порождаеют магнитное поле, а изменения магнитного поля - вихревое электрическое по- ле. Напряженности этих полей, расположенные перпендикулярно друг другу, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или рав- номерно движущихся зарядов неразрывно связаны с ними. При ускорении движения зарядов часть ЭМП отрывается от них и присутствует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника их образо-

Вания. Критерием интенсивности электрического поля является его напря- женность E с единицей измерения В/м. Критериями интенсивности магнитного поля является его напряженность Н с единицей измерения А/м. Основными параметрами источника ЭМП являются частота электромагнитного колеба- ния, измеряемая в герцах (Гц), и длина волны, измеряемая в метрах (м).

Техногенные источники электромагнитного поля производственной среды

(технологические источники) по частотам излучения подразделяются на две группы.

К первой группе относятся источники, генерирующие излучения в диапазо-

не от 0 Гц до 3 кГц. Этот диапазон условно называют промышленные частоты . Источники: системы производства, передачи и распределения электроэнергии (электростанции, трансформаторные подстанции, системы и линии электропе- редач); офисная и домашняя электро- и электронная техника; электросети ад- министративных зданий и сооружений. На объектах железнодорожного транс- порта это системы электроснабжения электрифицированных железнодорожных линий, силовые трансформаторные подстанции, транспорт на электроприводе, системы и линии электропередач депо, грузовых районов, пунктов обработки вагонов и ремонтных производств, электросети административных зданий. К примеру, электротранспорт является мощным источником магнитного поля в

диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. Среднее значение магнитной составляющей

ЭМП электропоездов может достигать 200 мкТл (ПДУ = 0,2 мкТл).

Мощными источниками излучения электромагнитной энергии являются провода высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) промышленной часто- ты 50 Гц. Напряженность ЭМП, создаваемого ЛЭП, зависит от величины на- пряжения (в России - от 330 до 1150 кВ), нагрузки, высоты подвески прово- дов, расстояния между проводами ЛЭП. Напряженность ЭМП непосредствен- но над проводами и в определенной зоне вдоль трассы ЛЭП может значительно превышать ПДУ электромагнитной безопасности населения, особенно по маг- нитной составляющей. Негативное влияние электрических сетей в производст- венных и административных зданиях обусловлено тем, что человек постоянно находится в помещении вблизи электропроводки, в том числе проложенной не- экранированно. Кроме этого, наличие в зданиях железосодержащих конструк- ций и коммуникаций создает эффект «экранированного помещения», что уси- ливает электромагнитный эффект при расположении в них большого количест- ва различных источников излучения, в том числе и сетей электропроводки.

Ко второй группе технологических источников относятся источники, гене- рирующие излучения в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц. Излучения этого диапа- зона условно называют радиочастотами.

Источниками излучения радиочастотного диапазона являются:

офисная электро- и электронная техника;

теле- и радиопередающие центры;

системы получения информации, сотовая и спутниковая связь, релейные

навигационные системы;

радиолокационные станции (РЛС) различного вида и назначения;

оборудование, использующее сверхвысокочастотное излучение (видео-

дисплейные терминалы, СВЧ-печи, медицинские диагностические уста-

РЛС, используемые для управления движением воздушного транспорта и имеющие остронаправленные антенны кругового обзора, работают круглосу- точно и создают ЭМП высокой интенсивности. Системы сотовой связи по- строены на принципе деления территории на зоны (соты) радиусом 0,5…2 км, в центре которых располагаются базовые станции (БС), обслуживающие мо- бильные средства связи. Антенны БС создают опасные уровни напряженности в радиусе 50 м.

На объектах железнодорожного транспорта широко используются мнемо- схемы (у диспетчеров), видеодисплейные терминалы (ВДТ) и персональные ЭВМ (в кассах продажи железнодорожных билетов, в диспетчерских пунктах, в бухгалтериях и др.).

ВДТ на основе электронно-лучевых трубок являются источниками ЭМИ весьма широкого диапазона частот: низкочастотное, средних частот, высоко- частотное излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрас- ное (достаточно высокой интенсивности). Зона превышения ПДУ может дос- тигать 2,5 м. Зоны превышения ПДУ вблизи установок закалки рельсов тока- ми высокой частоты (ТВЧ), индукционной сушки, электроламповых генераторов также оказываются более 3 м. Зона влияния электрического по- ля - пространство, в котором напряженность электрического поля превышает

5 кВ/м. Зона влияния магнитного поля - пространство, в котором напряжен- ность магнитного поля превышает 80 А/м.

Особую группу составляют источники ЭМИ военного характера, специаль-

но генерирующие ЭМП для вывода из строя объектов инфраструктуры и для нанесения поражения населению. К ним относятся: радиочастотное электро- магнитное оружие различных видов, лазерное оружие и др.

Не исключено воздействие ЭМИ на объекты и при террористических актах.

К объектам, которые могут подвергаться воздействию специально генерируе- мого мощного ЭМП могут относиться объекты так называемых «критических инфраструктур», от нормального функционирования которых зависит, в ос- новном, национальная безопасность и жизнедеятельность государства: прави- тельственная связь, телекоммуникации, системы энергоснабжения, водоснаб-

Жения, системы управления, транспортные системы, системы противоракетной обороны (ПРО), стратегические средства и т.д. Большинство объектов этих систем хранят и передают информацию с использованием электромагнитных полей. При воздействии электромагнитного потока высокой интенсивности на технологические элементы этих объектов может произойти уничтожение всей информации на данном объекте либо нарушение системы связи между этими объектами. И в том и в другом случае отдельные объекты и определенные

«критические инфраструктуры» нормально функционировать не будут.

Кроме этого, ЭМП высокой интенсивности могут вызывать расплавление металла различных технологических линий, что приведет, в свою очередь, к структурным изменениям в технологических устройствах и системах объектов.