Электромагнитные поля в производственных условиях. Расчет электромагнитных полей, часто используемых в производственных условиях. Студент _________________________________ Группа ___________________________
II. Литературный обзор
Магнитное поле - это особая форма материи, которая порождается движущимися заряженными частицами, то есть электрическим током .
Геомагнитное поле земли - это область пространства, где проявляются магнитные силы Земли, созданы макроскопическими немолекулярными токами. Аномальные значения на северном и южном полюсе земли. Оно обладает напряжённостью и оказывает влияние на все живые организмы и процессы, происходящие в них. Оно оказывает воздействие на человека как благоприятное, так и неблагоприятное. Это природное магнитное поле. Но существуют электромагнитные поля, которые излучаются разнообразной электротехникой (компьютеры, телевизоры, холодильники, СВЧ - печи, телефоны и другие) .
Электромагнитное излучение - это электромагнитные волны, возбуждаемые различными излучающими объектами, заряженными частицами, атомами, молекулами, антеннами и пр. В зависимости от длины волны различают гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны и низкочастотные электромагнитные колебания. Несмотря на явные различия, все названные виды излучений – в сущности, разные стороны одного явления .
Источники электромагнитного излучения
Основные источники энергии ЭМ полей - это трансформаторы ЛЭП, расположенные вблизи мест обитания человека, телевизоры, компьютеры, разнообразные электроприборы бытового и производственного назначения, антенные устройства радио-, телевизионных и радиолокационных станций, работающих в широком диапазоне частот, и другие электроустановки. Электромагнитная энергия, излучаемая передающими радиотехническими объектами и высоковольтными ЛЭП, проникает в жилые и общественные здания. Несмотря на то, что ЭМ поле радиочастот относится к 5
мало интенсивным факторам, оно подлежит гигиеническому нормированию как фактор,
оказывающий сильное влияние на генофонд и здоровье человека. Но основным источником электромагнитного «загрязнения» на кухне, имеющим высокие, ультравысокие, и сверхвысокие частоты, являются СВЧ – печи, которые в силу самого принципа своей работы, не могут не излучать ЭМП. В принципе, их конструкция должна обеспечивать соответствующую защиту (экранировку). Так вот, измерения показывают на расстоянии 30 см от дверцы печи - 8 мкТл. Хотя пища готовится относительно недолго, но лучше отойти на метр-два, где, как показывают замеры, величина плотности потока энергии ниже санитарно-гигиенических норм. Частота ручных радиотелефонов ниже, чем у СВЧ-печей. "Мобильники" создают ЭМП различной интенсивности (450, 900, 1800 МГц), что зависит от типа системы. Но проблема заключается в том, что источник излучения максимально приближен к важнейшим структурам мозга .
Установленные нормы ЭМИ
Исследования биологического действия ЭМП ПЧ, выполненные в СССР в 60-70х 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 – нет 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 .
В домашнем быту.
Важнейшей территорией в любой квартире является кухня. Бытовая электроплита излучает ЭМП на расстоянии 20 - 30 см от передней панели (там, где обычно стоит хозяйка) уровень, которого составляет 1-3 мкТл (в зависимости от модификации). По данным Центра электромагнитной безопасности, у обычного бытового холодильника поле небольшое (не выше 0,2 мкТл) и возникает только в радиусе 10 см от компрессора и только во время его работы. Однако у холодильников, оснащенных системой удаления обледенения ("no frost") превышение предельно допустимого уровня можно зафиксировать на расстоянии метра от дверцы. Неожиданно малыми оказались поля от мощных электрических чайников. Но все равно на расстоянии 20 см от чайника поле составляет около 0,6 мкТл. У большинства утюгов поле выше 0,2 мкТл обнаруживается на расстоянии 25 см от ручки и только в режиме нагрева. Зато поля стиральных машин оказались достаточно большими. У малогабаритной машины поле у пульта управления составляет 10 мкТл, на высоте одного метра 1 мкТл, сбоку на расстоянии 50 см - 0,7 мкТл. В утешение можно заметить, что большая стирка - не столь частое явление, да и при работе автоматической стиральной машины хозяйка может отойти в сторонку. А вот близкого общения с пылесосом надо избегать, так как возникает излучение порядка 100 мкТл. Рекорд держат электробритвы. Их поле измеряется сотнями мкТл .
Вред излучений
Электромагнитные волны различных диапазонов, в том числе и радиочастотных, существуют в природе, образуя довольно постоянный естественный фон.
Увеличение количества и рост мощности источников высокочастотных электрических токов, источников не ионизирующей радиации создает дополнительное искусственное ЭМ поле, повреждающее гены и генофонд всего живого, что оказывает неблагоприятное влияние на состояние здоровья человека. В связи с этим уже давно возникла проблема медико-биологического изучения влияния мало интенсивного ЭМ - излучения на организм человека .
Многие виды излучения организмом не ощущаются, но это совсем не значит, что они не оказывают на него никакого воздействия. Электромагнитные колебания низких частот, радиоволны и электромагнитное поле создают электрический смог. Электромагнитное излучение средней силы органами чувств не ощущается, поэтому у людей складывается мнение об их безвредности для организма. При излучении высокой мощности можно почувствовать тепло, исходящее от источника ЭМИ. Влияние электромагнитного излучения на человека выражается в функциональном изменении деятельности нервной системы (в первую очередь головного мозга), эндокринной системы, приводит
к появлению свободных радикалов и способствует повышению вязкости крови. Ухудшение памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, онкологические заболевания, преждевременное старение – вот далеко не полный перечень заболеваний, вызываемых небольшим, но постоянным воздействием электронного смога на организм. Сверхмощные электромагнитные влияния способны вывести из строя приборы и электроаппаратуру.
Кроме мутагенного (повреждение структуры генома), ЭМП оказывает эпигеномное,
геномодуляторное действие, во многом объясняющее ненаследственные психосоматические заболевания, вызываемые неионизирующими излучениями. Среди разновидностей искусственных ЭМП и излучений в домах и квартирах особую опасность представляет собой излучение, создаваемое различными видеоустройствами - телевизорами, видеомагнитофонами, компьютерными экранами, разного рода мониторами
В специальной литературе указываются следующие проявления вредоносного воздействия электромагнитного излучения на организм человека:
· Генная мутация, за счет которой возрастает вероятность возникновения онкологических заболеваний;
· Нарушения нормальной электрофизиологии человеческого организма, что вызывает головные боли, бессонницу, тахикардию;
· Повреждения глаз, вызывающие различные офтальмологические заболевания, в тяжелых случаях – вплоть до полной потери зрения;
· Видоизменение сигналов, подаваемых гормонами околощитовидных желез на мембранах клеток, торможение роста костного материала у детей;
· нарушение трансмембранного потока ионов кальция, что препятствует нормальному развитию организма у детей и подростков;
· Накопительный эффект, который возникает при многократном вредоносном воздействии излучения, в конечном счете, приводит к необратимым негативным изменениям .
Биологический эффект ЭМВ в условиях длительного многолетнего воздействия
накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания. Особо опасными ЭМВ могут быть для детей, беременных (эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечнососудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом .
Приднестровский государственный университет имени Т.Г. Шевченко
ОТЧЕТ
По лабораторной работе
По дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
«Расчет частот ЭМП и средств защиты от воздействия ЭМИ, используемых
В производственных условиях»
Тема лабораторной работы
Студент _________________________________ Группа ___________________________
(инициалы, фамилия)
Вариант ___________________ Ф.И.О. преподавателя __________________________
Подпись студента__________________ Подпись преподавателя ________________
Дата ___________________________ Дата _______________________________
г. Тирасполь
Цель работы: провести расчет ЭМП, часто используемых в производственных условиях и сравнить их с допустимыми величинами для разработки мероприятий по защите от воздействия ЭМИ.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
В настоящее время произошел огромный скачек в развитии технических средств. Большинство населения фактически живет в весьма сложном электромагнитном поле (ЭМП), которое становится все труднее и труднее характеризовать: интенсивность этого поля в миллионы раз превосходит уровень планетарного магнитного поля и резко отличается по своим характеристикам от полей естественного происхождения.
Особенно резко напряженность полей возрастает вблизи линий электропередач (ЛЭП), радио-и телестанций, средств радиолокации и радиосвязи (в том числе мобильной и спутниковой), различных энергетических и энергоемких установок, городского транспорта. В бытовых условиях повышение электромагнитных полей вызывается применением электроприборов, видеодисплейных терминалов, сотовых телефонов, пейджеров, которые излучают ЭМП самой различной частоты, модуляции и интенсивности.
Масштабы электромагнитного загрязнения среды стали столь существенными, что Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила эту проблему в число наиболее актуальных в этом столетии для здоровья человека.
В настоящее время установлено влияние электромагнитных полей и излучений на все органы человеческого организма. Отрицательное воздействие ЭМП на человека и на те, или иные компоненты экосистем прямо пропорциональны мощности поля и времени облучения. Длительное воздействие сильных ЭМП вызывает у человека нарушения эндокринной системы, обменных процессов, функции головного и спинного мозга, повышает склонность к депрессиям и даже самоубийству и увеличивает вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний и раковых опухолей.
Электромагнитное поле – это совокупность двух неразрывно связанных между собой переменных полей, характеризующихся напряженностью электрической (Е, В/м ) и магнитной (Н, А/м ) составляющих. Изменение этого поля в пространстве происходит с той же частотой (f, Гц ), с которой пульсирует ток в проводнике.
Расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна за один период, называется длиной волны λ=c/f , где с – скорость света, м/с .
Пространство вокруг источника ЭМП можно разделить на три зоны:
- зону индукции – формирования волны, которая находится на расстоянии R<λ/2π ;
- зону интерференции , которая характеризуется наличием максимумов и минимумов потока энергии и находится на расстоянии R от источника: λ/2π < R <2πλ;
- зону излучения на расстоянии R >2πλ.
При распространении ЭМП происходит перенос энергии, величина которой определяется вектором Умова-Пойтинга. Величина этого вектора измеряется в Вт/м 2 и называется интенсивностью I или плотностью потока энергии (ППЭ ).
В первой зоне характеристическими критериями ЭМП являются отдельно напряженности электрической Е и магнитной Н составляющих, в зонах интерференции и излучения – комплексная величина ППЭ I. В табл. 1. приведена классификация ЭМП в зависимости от диапазона радиочастот.
Табл. 1. Классификация ЭМП в зависимости от диапазона радиочастот
В ВЧ- диапазоне электромагнитного поля длина волны намного больше размеров тела человека. Диэлектрические процессы, происходящие под воздействием ЭМП этого диапазона, выражены слабо. В результате происходит сокращение мышц, разогрев организма, страдает нервная система, повышается утомляемость.
На более высоких частотах в УВЧ- и СВЧ- диапазонах длина волны становится соизмерима с размерами человека и его отдельными органами, в тканях начинают преобладать диэлектрические потери, в электролитах (крови и лимфе) наводятся ионные вихревые токи. Энергия ЭМП поглощается организмом, превращаясь в тепловую энергию, нарушаются обменные процессы в клетках. До значения плотности потока поля I ≤10 Вт/м 2 , называемого тепловым порогом, механизмы терморегуляции организма справляются с подводимым теплом. При большой интенсивности может повыситься температура. Особенно страдают органы со слабовыраженным механизмом терморегуляции: мозг, глаза, желчный и мочевой пузырь, нервная система. Облучение глаз может привести к помутнению кристаллика (катаракте), возможны ожоги роговицы. Наблюдаются трофические явления в организме, старение и шелушение кожи, выпадение волос, ломкость ногтей.
В зависимости от интенсивности и времени воздействия изменения в организме могут быть обратимыми и необратимыми. Доказана наибольшая биологическая активность микроволнового СВЧ- поля в сравнении с ВЧ и УВЧ.
Таким образом, если не принять мер защиты, то излучаемая электромагнитная энергия может оказать вредное влияние на организм человека.
Нормирование ведется в соответствии с Санитарными правилами и нормами (СанПиН) и ГОСТами системы безопасности труда (ГОСТ ССБТ).
Нормирование полей промышленной частоты 50 Гц в условиях производства:
Осуществляется по напряженности электрической составляющей поля Е Д ≤ 5 кВ/м – при нахождении в контролируемой зоне работника в течение всего рабочего дня,
При напряженности 5 – 20 кВ/м допустимое время нахождениярассчитывается по специальной формуле (Т Д = (50/Е изм) – 2 , где Е изм – измеренная величина напряженности).
Предельно допустимый уровень напряженности для производства 25 кВ/м . для жилого сектора напряженность от линии электропередач не должна превышать:
На территории жилой застройки 1кВ/м;
Внутри жилых зданий 0,5 кВ /м.
Нормирование полей радиочастотного диапазона приведены в таблице 2.
Для бытовых источников ЭМП массового использования, таких как сотовые телефоны и микроволновые печи, существуют специальные нормы.
1. Гигиенические нормативы ГН 2.1.8./2.2.4.019 – 94. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системой сотовой связи. В работе этих систем используется следующий принцип: территория города и района делится на небольшие зоны (соты) радиусом 0,5 – 2 км , в центре каждой зоны располагается базовая станция. Системы сотовой радиосвязи работают в интервале 400 МГц – 1,2 ГГц , т.е. в СВЧ- диапазоне. Максимальная мощность передатчиков базовых станций не превышает 100 Вт , коэффициент усиления антенны 10 – 16 дБ . Мощность передатчиков автомобильных станций 8 – 20 Вт , ручных радиотелефонов 0,8 – 5 Вт . Лица, профессионально связанные с источниками ЭМП, подвергаются его воздействию в течение рабочего дня, население, проживающее в непосредственной близости от базовых станций, - до 24 ч в сутки, пользователи – только во время телефонных разговоров. Временно допустимые уровни (ВДУ) облучения:
- профессиональное воздействие – предельно допустимое значение I ПД = 2/t, Вт/м 2 ,
I ПДмакс ≤ 10 Вт/м 2 ;
- непрофессиональное воздействие – облучениенаселения, проживающего вблизи антенн базовых станций - I ПД ≤ 0,1 Вт/м 2 ; облучение пользователей радиотелефонов - I ПД ≤ 1 Вт/м 2 ;
2. Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами в бытовых условиях – до 0,1 Вт/м 2 на расстоянии 50 ± 5 см от любой точки микроволновой печи.
Для защиты от ЭПМ РЧ используются следующие методы:
Уменьшение излучения в источнике; - изменение направленности излучения;
Уменьшение времени воздействия; - увеличение расстояния до источника излучения;
Защитное экранирование; - применение средств индивидуальной защиты.
Расчет электромагнитных полей, часто используемых в производственных условиях
2.1. Оценка уровня воздействия электростатического поля (ЭСП)
В соответствии с выданным преподавателем заданием оценка уровня воздействия производится в следующей последовательности:
1. Произведите расчет предельно допустимого уровня напряженности электростатического поля при воздействии на персонал более одного часа за смену по формуле:
где Е факт – фактическое значение напряженности ЭСП, кВ/м .
При напряженности ЭСП, превышающей 60 кВ/м , работа без применения средств защиты не допускается, а при напряженности менее 20 кВ/м время пребывания не регламентируется.
3. По полученным расчетам сделайте вывод о времени работы персонала в ЭСП, в том числе с использованием средств защиты.
2.2. Оценка уровня воздействия электромагнитных полей (ЭМП) различных диапазонов частот
Оценка ЭМП различного диапазона частот осуществляется раздельно по напряженностям электрического поля (Е, кВ/м ) и магнитного поля (Н, А/м ) или индукции магнитного поля (В, мкТл ), в диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц по плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м 2 ), в диапазоне частот 30 кГц – 300 ГГц – по величине энергетической экспозиции.
2.2.1. ЭМП промышленной частоты
Предельно допустимый уровень напряженности ЭП на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м .
Оценка и нормирование ЭМП промышленной частоты на рабочих местах персонала проводится дифференцированно в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле.
1. Произведите расчет допустимого времени пребывания персонала (в соответствии с вариантом задания) в ЭП при напряженностях от 5 до 20 кВ/м по формуле:
где Т пр – приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пребывания в ЭП нижней границы нормируемой напряженности, ч ; t E1 , t E2 , t E4 , t E n – время пребывания в контролируемых зонах напряженностями Е 1 , Е 2 , Е 3 , Е n , ч ; T E1 , T E2 , T E3 , T E n – допустимое время пребывания для соответствующих зон, ч.
Проведенное время не должно превышать 8 ч . Различие в уровнях напряженности ЭП контролируемых зон устанавливается в 1 кВ/м .
Требования действительны при условии, что проведение работ не связано с подъемом на высоту, исключена возможность воздействия электрических разрядов на персонал, а также при условиях защитного заземления всех изолированных от земли предметов, конструкций, частей оборудования, машин, механизмов, к которым возможно прикосновение работающих в зонах влияния ЭП.
2.2.2. ЭМП диапазона частот 30 кГц – 300 ГГц
Оценка и нормирование ЭМП осуществляется по величине энергетической экспозиции (ЭЭ ). Энергетическая экспозиция ЭМП определяется как произведение квадрата напряженности электрического или магнитного поля на время воздействия на человека
1. Рассчитайте энергетическую экспозицию в диапазоне частот 30 кГц – 300 МГц (в соответствии с заданием) по формулам:
где Е – напряженность электрического поля, В/м; Н – напряженность магнитного поля, А/м ; Т – время воздействия на рабочем месте за смену, ч.
где ППЭ – плотность потока энергии (мкВт/см 2 ).
Предельно допустимые уровни энергетических экспозиций (ЭЭПДУ) на рабочих местах персонала за смену приведены в табл. 2.
Табл. 2 . ПДУ энергетических экспозиций ЭМП диапазона частот 30 кГц – 300 ГГц
Максимальные допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей, плотности потока энергии ЭМП не должны превышать значений, представленных в табл. 3.
Табл 3 . Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии ЭМП диапазона частот
30 кГц – 300 ГГц
где Е ПДУ – значение предельно допустимого уровня напряженности электрического поля, В/м ;
f – частота, МГц .
4. Рассчитайте предельно допустимый уровень плотности потока энергии при локальном облучении кистей рук при работе с микрополосовыми устройствами по формуле:
где ЭЭ ППЭпду – предельно допустимый уровень энергетической экспозиции потока энергии, равная
200 мкВт/см 2 (табл.2.); K –коэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5 ;
Т – время пребывания в зоне облучения за рабочий день (рабочую смену), ч.
Табл. 4. Предельно допустимые уровни ЭМП диапазона частот 30 кГц – 300 ГГц для населения
* кроме средств радио- и телевизионного вещания (диапазон частот 48,5–108; 174–230 МГц ).
** для случаев облучения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования.
Во всех случаях максимальное значение ППЭ ПДУ не должно превышать 50 Вт/м 2 (5000 мкВт/см 2 ).
5. Рассчитайте предельно допустимую плотность потока энергии при облучении лиц от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования с частотой не более 1 кГц и скважностью не менее 20 по формуле:
где K –коэффициент ослабления биологической активности прерывистых воздействий, равный 10 .
При этом плотность потока энергии не должна превышать для диапазона частот 300 МГц – 300 ГГц - 10 Вт/м 2 (1000 мкВт/см 2 ).
6. Определите предельно допустимое значение интенсивности ЭМИ в диапазоне 60 кГц – 300 МГц (Е ПДУ , Н ПДУ , ППЭ ПДУ ) в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня (рабочей смены) по формулам:
| Е ПДУ = (ЭЭ Епду / Т) 1/2=50 Н ПДУ = (ЭЭ Нпду / Т) 1/2 =5 ППЭ ПДУ = ЭЭ ППЭ пду / Т,=25 | (11.) (12.) (13.) |
где Е ПДУ, Н ПДУ и ППЭ ПДУ – предельно допустимые уровни напряженности электрического, магнитного поля и плотность потока энергии; ЭЭ E , ЭЭ H , и ЭЭ ППЭ пду – предельно допустимые уровни энергетической экспозиции в течение рабочего дня (рабочей смены), указанные в табл. 2.
Значения предельно допустимых уровней напряженности электрической (Е ПДУ ), магнитной (Н ПДУ ) составляющих и плотности потока энергии (ППЭ ПДУ ) в зависимости от продолжительности воздействия ЭМИ радиочастот приведены в табл. 5., 6.
ПДУ напряженности электрического и магнитного поля диапазона частот 10 –30 кГц при воздействии в течение всего рабочего дня (рабочей смены) составляют 500 В /м и 50 А /м , а при работе до двух часов за смену – 1000 В/м и 100 А/м соответственно.
В диапазонах частот 30 кГц – 3 МГц и 30 – 50 МГц учитывается ЭЭ создаваемые как электрическим (ЭЭ Е ), таки магнитными (ЭЭ H ) полями:
При облучении от нескольких источников ЭМП, работающих в частотных диапазонах, для которых установлены различные ПДУ, должны соблюдаться следующие условия:
| (ЭЭ Е 1 / ЭЭ Е пду 1) + (ЭЭ Е 2 / ЭЭ Е пду 2) + (ЭЭ Е n / ЭЭ Е пду n) + … + ≤ 1 | (15) |
Табл. 5. Предельно допустимые уровни напряженности электрической и магнитной составляющих в диапазоне частот 30 кГц – 300 МГц в зависимости от продолжительности воздействия
| Продолжительность воздействия Т, ч | Е ПДУ, В/м | Н ПДУ, А/м | |||
| 0,03 – 3 МГц | 3 – 30 МГц | 30 – 300 МГц | 0,3 – 3 МГц | 30 – 50 МГц | |
| 8,0 и более | 5,0 | 0,30 | |||
| 7,5 | 5,0 | 0,31 | |||
| 7,0 | 5,3 | 0,32 | |||
| 6,5 | 5,5 | 0,33 | |||
| 6,0 | 0,34 | ||||
| 5,5 | 6,0 | 0,36 | |||
| 5,0 | 6,3 | 0,38 | |||
| 4,5 | 6,7 | ||||
| 4,0 | 7,1 | 0,42 | |||
| 3,5 | 7,6 | 0,45 | |||
| 3,0 | 8,2 | 0,49 | |||
| 2,5 | 8,9 | 0,54 | |||
| 2,0 | 19,0 | 0,60 | |||
| 1,5 | 1,5 | 0,69 | |||
| 1,0 | 14,2 | 0,85 | |||
| 90,5 | 20,0 | 1,20 | |||
| 0,25 | 28,3 | 1,70 | |||
| 0,125 | 40,0 | 2,40 | |||
| 0,08 и менее | 50,0 | 3,00 |
Примечание. При продолжительности воздействия менее 0,08ч дальнейшее повышение интенсивности не допускается.
При одновременном или последовательном облучении персонала от источников, работающих в непрерывном режиме, и от антенн, излучающих в режиме кругового обзора и сканирования, суммарная ЭЭ рассчитывается по формуле:
| ЭЭ ППЭ сум = ЭЭ ППЭ н ЭЭ ППЭ пр, | (16.) |
где ЭЭ ППЭ сум – суммарная ЭЭ , которая не должна превышать 200 мкВт/см 2 ч ; ЭЭ ППЭн – ЭЭ , создаваемая непрерывным излучением; ЭЭ ППЭпр – ЭЭ , создаваемая прерывистым излучением вращающихся или сканирующих антенн, равная (0,1 · ППЭ пр · Т пр ).
Табл..6. Предельно допустимые уровни плотности потока энергии в диапазоне частот
300 МГц – 300 ГГц в зависимости от продолжительности воздействия
| Продолжительность воздействия Т,ч | ППЭ ПДУ, мкВт/см2 |
| 8,0 и более | |
| 7,5 | |
| 7,0 | |
| 6,5 | |
| 6,0 | |
| 5,5 | |
| 5,0 | 40,0 |
| 4,5 | |
| 4,0 | |
| 3,5 | |
| 3,0 | |
| 2,5 | |
| 2,0 | |
| 1,5 | |
| 1,0 | |
| 90,5 | |
| 0,25 | |
| 0,2 и менее |
Примечание. При продолжительности воздействия менее 0 ,2 часа дальнейшее повышение интенсивности воздействия не допускается.
В данной лабораторной работе мы не рассматриваем импульсные электромагнитные поля радио технических объектов (ИЭМП).
2.3. Защита от воздействия электромагнитного поля
Защита от излучений и электромагнитных полей в нашей республике регламентируется Законом ПМР «Об охране окружающей среды», а также рядом нормативных документов (ГОСТы, СанПиНы, СНиП др.).
В целях предупреждения неблагоприятного влияния на состояние здоровья производственного персонала объектов и населения ЭМП используют комплекс мер, включающий в себя проведение организационных, инженерно-технических и лечебно-профилактических мероприятий.
Основной способ защиты населения от возможного вредного воздействия ЭМП ЛЭП – создание охранных зон шириной от 15 до 40 м в зависимости от напряжения линий электропередачи. На открытой местности применяют тросовые экраны, железобетонные заборы, высаживают деревья высотой более 2 м .
Организационные мероприятия включают:
Выделение зон воздействия ЭМП (с уровнем, превышающим ПДУ с ограждением и обозначением соответствующими предупредительными знаками);
Выбор рациональных режимов работы оборудования;
Расположение рабочих мест и маршрутов передвижения обслуживающего персонала на расстояниях от источников ЭМП, обеспечивающих соблюдение ПДУ;
Ремонт оборудования, являющегося источником ЭМП, следует проводить по возможности вне зоны влияния полей от других источников;
Организацией системы оповещения о работе источников излучения ЭМП;
Разработка инструкции по безопасным условиям труда при работе с источником ИЭМП;
Соблюдение правил безопасной эксплуатации источников ЭМП.
Инженерно-технические мероприятия включают:
Рациональное размещение оборудования;
Организация дистанционного управления аппаратурой;
Заземление всех изолированных от земли крупногабаритных объектов, включая машины и механизмы, металлические трубы отопления, водоснабжения и т. д., а также вентиляционные устройства;
Использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места персонала (поглотители мощности, экранирование отдельных блоков или всей излучающей аппаратуры, рабочего места, использование минимальной необходимой мощности генератора, покрытие стен, пола и потолка помещений радиопоглощающими материалами);
Применение средств коллективной и индивидуальной защиты (защитные очки, щитки, шлемы; защитная одежда – комбинезоны и костюмы с капюшонами, изготовленные из специальной электропроводящей, радиоотражающей или радиопоглощающей ткани; рукавицы или перчатки, обувь). Все части защитной одежды должны иметь между собой электрический контакт.
Лечебно-профилактические мероприятия:
Все лица, профессионально связанные с обслуживанием и эксплуатацией источников ЭМП, в том числе импульсных, должны проходить предварительный при поступлении на работу (отбор для лиц для работы с импульсными источниками) и периодические профилактические медосмотры в соответствии с действующим законодательством;
Лица, не достигшие 18-летнего возраста и беременные женщины допускаются к работе в условиях возникновения ЭМП только в случаях, когда интенсивность ЭМП на рабочих метах не превышает ПДУ, установленный для населения;
Контроль за условиями труда, за соблюдением санитарно эпидемиологических правил и нормативов на рабочих местах;
Предельно допустимые уровни электромагнитных полей диапазона частот
>= 10 - 30 кГц
1. Оценка и нормирование ЭМП осуществляется раздельно по напряженности электрического (Е), в В/м, и магнитного (Н), в А/м, полей в зависимости от времени воздействия.
2. ПДУ напряженности электрического и магнитного поля при воздействии в течение всей смены составляет 500 В/м и 50 А/м, соответственно.
3. ПДУ напряженности электрического и магнитного поля при продолжительности воздействия до 2-х часов за смену составляет 1000 В/м и 100 А/м, соответственно.
Предельно допустимые уровни электромагнитных полей диапазона частот >= 30 кГц - 300 ГГц
1. Оценка и нормирование ЭМП диапазона частот >= 30 кГц - 300 ГГц осуществляется по величине энергетической экспозиции (ЭЭ).
2. Энергетическая экспозиция в диапазоне частот >= 30 кГц - 300 МГц рассчитывается по формулам:
ЭЭе = Е 2 х Т, (В/м) 2 .ч,
ЭЭн = Н 2 х Т, (А/м) 2 .ч,
Е - напряженность электрического поля (В/м),
Н - напряженность магнитного поля (А/м), плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м 2 , мкВт/см 2), Т - время воздействия за смену (час.).
3. Энергетическая экспозиция в диапазоне частот >= 300 МГц - 300 ГГц рассчитывается по формуле:
ЭЭппэ = ППЭ х Т, (Вт/м 2).ч, (мкВт/см 2).ч, где ППЭ - плотность потока энергии (Вт/м 2 , мк Вт/см 2).
В табл. 2 приведены предельно допустимые плотности потока энергии электромагнитных полей (ЭМП) в диапазоне частот 300 МГц-300000 ГГц и
Таблица 2. Нормы облучения УВЧ и СВЧ
время пребывания на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействием ЭМП.
В табл. 3 приведено допустимое время пребывания человека в электрическом поле промышленной частоты сверхвысокого напряжения (400 кВ и выше).
Таблица 3. Предельно допустимое время c напряжением 400 кВ и выше
7. Экранирование как способ защиты от эмп.
Инженерные защитные мероприятия строятся на использовании явления экранирования электромагнитных полей , либо наограничении эмиссионных параметров источника поля (снижении интенсивности излучения). При этом второй метод применяется в основном на этапе проектирования излучающего объекта. Электромагнитные излучения могут проникать в помещения через оконные и дверные проемы (явление дисперсии электромагнитных волн).
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 табл.1.
Таблица1
Характеристики некоторых радиопоглощающих материалов
|
Наименование материалов |
Тип марок |
Диапазон поглощенных волн, см |
Коэффициент отражения по мощности, % |
Ослабление проходящей мощности, % |
|
Резиновые коврики | ||||
|
Магнитодиэлектри-ческие пластины | ||||
|
Поглощающие покрытия на основе поролона |
«Болото» | |||
|
Ферритовые пластины |
Несмотря на то, что поглощающие материалы во многих отношениях более надежны, чем отражающие, применение их ограничивается высокой стоимостью и узостью спектра поглощения.
В некоторых случаях стены покрывают специальными красками. В качестве токопроводящих пигментов в этих красках применяют коллоидное серебро, медь, графит, алюминий, порошкообразное золото. Обычная масляная краска обладает довольно большой отражающей способностью (до 30%), гораздо лучше в этом отношении известковое покрытие.
Радиоизлучения могут проникать в помещения, где находятся люди через оконные и дверные проемы. Для экранирования смотровых окон, окон помещений, застекления потолочных фонарей, перегородок применяется либо мелкоячеистая металлическая сетка (этот метод защиты не распространён по причине неэстетичности самой сетки и значительного ухудшения вентиляционного газообмена в помещении), либо металлизированное стекло, обладающее экранирующими свойствами. Такое свойство стеклу придает тонкая прозрачная пленка либо окислов металлов, чаще всего олова, либо металлов - медь, никель, серебро и их сочетания. Пленка обладает достаточной оптической прозрачность и химической стойкостью. Будучи нанесенной на одну сторону поверхности стекла она ослабляет интенсивность излучения в диапазоне 0,8 – 150 см на 30 дБ (в 1000 раз). При нанесении пленки на обе поверхности стекла ослабление достигает 40 дБ (в 10000 раз). Металлизированное стекло горячего прессования имеет кроме экранирующих свойств повышенную механическую прочность и используется в особых случаях (например, для наблюдательных окон на атомных регенерационных установках).
Экранирование дверных проемов в основном достигается за счет использования дверей из проводящих материалов (стальные двери).
Для защиты населения от воздействия электромагнитных излучений могут применяться специальные строительные конструкции: металлическая сетка, металлический лист или любое другое проводящее покрытие, а также специально разработанные строительные материалы. В ряде случаев (защита помещений, расположенных относительно далеко от источников поля) достаточно использования заземленной металлической сетки, помещаемой под облицовку стен помещения или заделываемой в штукатурку.
Ослабление ЭМП с помощью строительных материалов
|
Материал |
Толщина, см |
Ослабление ППЭ, дБ |
||
|
Длина волны, см |
||||
|
Кирпичная стена | ||||
|
Шлакобетонная стена | ||||
|
Штукатурная стена или деревянная перегородка | ||||
|
Слой штукатурки | ||||
|
Древесноволокнистая плита | ||||
|
Окно с двойными рамами, стекло силикатное | ||||
В сложных случаях (защита конструкций, имеющих модульную или некоробчатую структуру) могут применяться также различные пленки и ткани с электропроводящим покрытием.
В последние годы в качестве радиоэкранирующих материалов получили металлизированные ткани на основе синтетических волокон. Их получают методом химической металлизации (из растворов) тканей различной структуры и плотности. Существующие методы получения позволяет регулировать количество наносимого металла в диапазоне от сотых долей до единиц мкм и изменять поверхностное удельное сопротивление тканей от десятков до долей Ом. Экранирующие текстильные материалы обладают малой толщиной, легкостью, гибкостью; они могут дублироваться другими материалами (тканями, кожей, пленками), хорошо совмещаются со смолами и латексами.
Механизм "отражения" ЭМП. Виды используемых материалов.
Механизм отражения
Отражение обусловлено в основном несоответствием волновых характеристик воздуха и материала, из которого изготовлен экран. Отражение электромагнитной энергии определяется через величины, выражаемые как отношение падающей энергии к отраженной (Вотр), которые обычно выражаются в децибелах, либо через коэффициент отражения, определяемый как величина, обратная (Вотр) .
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.
Отражающие ЭМП РЧ экраны выполняются из металлических листов, сетки, проводящих пленок, ткани с микропроводом, металлизированных тканей на основе синтетических волокон или любых других материалов, имеющих высокую электропроводность.
Механизм "поглощения" ЭМП. Виды используемых материалов.
Поглощение ЭМП обусловлено диэлектрическими и магнитными потерями при взаимодействии электромагнитного излучения с радиопоглощающими материалами. В последних также имеют место рассеяние (вследствие структурной неоднородности Р. м.) и интерференция.
Виды радиопоглощающих материалов (Р. м.)
Немагнитные Р. м. подразделяют на интерференционные, градиентные и комбинированные.
Интерференционные Р. м. состоят из чередующихся диэлектрических и проводящих слоев. В них интерферируют между собой волны, отразившиеся от электропроводящих слоев и от металлической поверхности защищаемого объекта.
Градиентные Р. м. (наиболее обширный класс) имеют многослойную структуру с плавным или ступенчатым изменением комплексной диэлектрической проницаемости по толщине (обычно по гиперболическому закону). Их толщина сравнительно велика и составляет > 0,12 - 0,15 λмакс, где λмакс - максимальная рабочая длина волны. Внешний (согласующий) слой изготавливают из твёрдого диэлектрика с большим содержанием воздушных включений (пенопласт и др.), с диэлектрической проницаемостью, близкой к единице, остальные (поглощающие) слои - из диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью (стеклотекстолит и др.) с поглощающим проводящим наполнителем (сажа, графит и т.п.). Условно к градиентным Р. м. относят также материалы с рельефной внешней поверхностью (образуемой выступами в виде шипов, конусов и пирамид), называемые шиловидными Р. м.; уменьшению коэффициента отражения в них способствует многократное отражение волн от поверхностей шипов (с поглощением энергии волн при каждом отражении).
Комбинированные Р. м. - сочетание Р. м. градиентного и интерференционного типов. Они отличаются эффективностью действия в расширенном диапазоне волн.
Группу магнитных Р. м. составляют ферритовые материалы, характерная особенность которых - малая толщина слоя (1 - 10 мм).
Различают Р. м. широкодиапазонные (λмакс/λмин > 3 - 5), узкодиапазонные (λмакс/λмин ~ 1,5 - 2,0) и рассчитанные на фиксированную (дискретную) длину волны (ширина диапазона < 10-15% λраб); λмин и λраб - минимальная и рабочая длины волн.
Обычно Р. м. отражают 1 - 5 % электромагнитной энергии (некоторые - не более 0,01%) и способны поглощать потоки энергии плотностью 0,15 - 1,50 вт/см2 (пенокерамические - до 8 вт/см2). Интервал рабочих температур Р. м. с воздушным охлаждением от минус 60°С до плюс 650°С (у некоторых до 1315°С).
Нормирование радиочастотного диапазона (РЧ-диапазона ) осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84*. Для частотного диапазона 30 кГц...300 МГц предельно допустимые уровни излучения определяются по энергетической нагрузке, создаваемой электрическим и магнитным полями
где Т - время воздействия излучения в часах.
Предельно допустимая энергетическая нагрузка зависит от частотного диапазона и представлена в табл. 1.
Таблица 1. Предельно допустимая энергетическая нагрузка
|
Диапазоны частот* |
Предельно допустимая энергетическая нагрузка |
|
|
30 кГц...З МГц |
||
|
Не разработаны |
||
|
Не разработаны |
||
*Каждый диапазон исключает нижний и включает верхний пределы частот.
Максимальное значение для ЭН E составляет 20 000 В 2 . ч/м 2 , для ЭН H — 200 А 2 . ч/м 2 . Используя указанные формулы, можно определить допустимые напряженности электрического и магнитного полей и допустимое время воздействия облучения:
Для частотного диапазона 300 МГц...300 ГГц при непрерывном облучении допустимая ППЭ зависит от времени облучения и определяется по формуле
где Т - время воздействия в часах.
Для излучающих антенн, работающих в режиме кругового обзора, и локального облучения кистей рук при работе с микроволновыми СВЧ-устройствами предельно допустимые уровни определяются по формуле
где к = 10 для антенн кругового обзора и 12,5 — для локального облучения кистей рук, при этом независимо от продолжительности воздействия ППЭ не должна превышать 10 Вт/м 2 , а на кистях рук — 50 Вт/м 2 .
Несмотря на многолетние исследования, сегодня ученым еще далеко не все известно о на здоровье человека. Поэтому лучше ограничивать облучение ЭМИ, даже если их уровни не превышают установленные нормативы.
При одновременном воздействии на человека различных РЧ-диапазонов должно выполняться условие
где E i , H i , ППЭ i — соответственно реально действующие на человека напряженность электрического и магнитного поля, плотность потока энергии ЭМИ; ПДУ Ei ., ПДУ Hi , ПДУ ППЭi . — предельно допустимые уровни для соответствующих диапазонов частот.
Нормирование промышленной частоты (50 Гц) в рабочей зоне осуществляется по ГОСТ 12.1.002-84 и СанПиН 2.2.4.1191-03. Расчеты показывают, что в любой точке электромагнитного поля, возникающего в электроустановках промышленной частоты, напряженность магнитного поля существенно меньше напряженности электрического поля. Так, напряженность магнитного поля в рабочих зонах распределительных устройств и линий электропередач напряжением до 750 кВ не превышает 20-25 А/м. Вредное же действие магнитного поля (МП) на человека установлено лишь при напряженности поля свыше 80 А/м. (для периодических МП) и 8 кА/м (для остальных). Поэтому для большинства электромагнитных полей промышленной частоты вредное действие обусловлено электрическим полем. Для ЭМП промышленной частоты (50 Гц) установлены предельно допустимые уровни напряженности электрического поля.
Допустимое время пребывания персонала, обслуживающего установки промышленной частоты определяется по формуле
где Т — допустимое время нахождения в зоне с напряженностью электрического поля Е в часах; Е — напряженность электрического поля в кВ/м.
Из формулы видно, что при напряженности 25 кВ/м пребывание в зоне недопустимо без применения индивидуальных средств защиты человека, при напряженности 5 кВ/м и менее допустимо нахождение человека в течение всей 8-часовой рабочей смены.
При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью допустимое время пребывания человека можно определить по формуле
где t Е1 , t Е2 , ... t Еn - время пребывания в контролируемых зонах соответственно напряженностью — допустимое время пребывания в зонах соответствующей напряженности, рассчитанное по формуле (каждое значение не должно превышать 8 ч).
Для ряда электроустановок промышленной частоты, например, генераторов, силовых трансформаторов, могут создаваться синусоидальные МП с частотой 50 Гц, которые вызывают функциональные изменения иммунной, нервной и сердечно сосудистой систем.
Для переменных МП в соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 устанавливаются предельно допустимые значения напряженности Н магнитного поля или магнитной индукции В в зависимости от длительности пребывания человека в зоне МП (табл. 2).
Магнитная индукция В связана с напряженностью Н соотношением:
где μ 0 = 4 * 10 -7 Гн/м — магнитная постоянная. Поэтому 1 А/м ≈ 1,25 мкТл (Гн — генри, мкТл — микротесла, которая равна 10 -6 тесла). Под общим воздействием понимается воздействие на все тело, под локальным — на конечности человека.
Таблица 2. Предельно допустимые уровни переменного (периодического) МП
Предельно допустимое значение напряженности электростатических полей (ЭСП) устанавливается в ГОСТ 12.1.045-84 и не должно превышать 60 кВ/м при действии в течение 1 ч. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в поле не регламентируется.
Напряженность магнитного поля (МП) в соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м (за исключением периодических МП).
Нормирование инфракрасного (теплового) излучения (ИК-излучения) осушсствлястся по интенсивности допустимых суммарных потоков излучения с учетом длины волны, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88* и СанПиН 2.2.4.548-96.
Гигиеническое нормирование ультрафиолетового излучения (УФИ) в производственных помещениях осуществляется по СН 4557-88, в которых установлены допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волны при условии зашиты органов зрения и кожи.
Гигиеническое нормирование лазерного излучения (ЛИ) осуществляется по СанПиН 5804-91. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция (H, Дж/см 2 — отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок поверхности, к площади этого участка, т. е. плотность потока энергии). Значения предельно допустимых уровней различаются в зависимости от длины волны ЛИ, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов излучения, длительности воздействия. Установлены различные уровни для глаз (роговицы и сетчатки) и кожи.
Научно-технический прогресс сопровождается резким увеличением мощности электромагнитных полей (ЭМП), созданных человеком, которые в отдель-ных случаях в сотни и тысячи раз выше уровня естественных полей.
Спектр электромагнитных колебаний включает волны длиной от 1000 км до 0,001 мкм и по частоте f от 3×10 2 до 3×10 20 Гц. Электромагнитное поле характеризуется совокупностью векторов электрических и магнитных со-ставляющих. Разные диапазоны электромагнитных волн имеют общую фи-зическую природу, но различаются энергией, характером распространения, поглощения, отражения и действием на среду, человека. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет в себе квант.
Основными характеристиками ЭМП являются:
Напряженность электрического поля Е , В/м.
Напряженность магнитного поля Н , А/м.
Плотность потока энергии, переносимый электромагнитными волна-ми I , Вт/м 2 .
Связь между ними определяется зависимостью:
Связь энергии I и частоты f колебаний определяется как:
где: f = с/l, а с = 3 × 10 8 м/с (скорость распространения электромагнит-ных волн), h = 6,6 × 10 34 Вт/см 2 (постоянная Планка).
В пространстве. окружающем источник ЭМП выделяют 3 зоны (рис.9):
а) Ближняя зона (индукции), где нет распространения волны, нет переноса энергии, а следовательно электрическая и магнитная со-ставляющая ЭМП рассматриваются независимо. Граница зоны R < l/2p.
б) Промежуточная зона (дифракции), где волны накладываются друг на друга, образуя максимумы и стоячие волны. Границы зоны l/2p < R < 2pl. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.
в) Зона излучения (волновая) с границей R > 2pl. Есть распространение волны, следовательно характеристикой зоны излучения является плотность потока энергии, т.е. коли-чество энергии, падающей на единицу поверхности I (Вт/м 2).
 |
Рис. 1.9 . Зоны существования электромагнитного поля
Электромагнитное поле по мере удаления от источников излучения затухает обратно пропорционально квадрату расстояний от источника. В зоне индукции напряженность электрического поля убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а маг-нитного поля обратно пропорционально квадрату расстояния.
По характеру воздействия на организм человека ЭМП разделяют на 5 диапазонов:
Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ): f < 10 000 Гц.
Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) f 10 000 Гц.
Электромагнитные поля радиочастотной части спектра разбиваются на четыре поддиапазона:
1) f от 10 000 Гц до 3 000 000 Гц (3 МГц);
2) f от 3 до 30 МГц;
3) f от 30 до 300 МГц;
4) f от 300 МГц до 300 000 МГЦ (300 ГГц).
Источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются линии электропередач высокого напряжения, открытые распре-делительные устройства, все электрические сети и приборы, питающиеся переменным током 50 Гц. Опасность воздействия линий растет с увеличе-нием напряжения вследствие возрастания заряда, сосредоточенного на фазе. Напряженность электрического поля в районах прохождения высоко-вольтных линий электропередач может достигать нескольких тысяч вольт на метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой и на удале-нии 50-100 м от линии напряженность падает до нескольких десятков вольт на метр. При систематическом воздействии ЭП наблюдаются функцио-нальные нарушения в деятельности нервной и сердечно-сосудистой систе-мы. С возрастанием напряженности поля в организме наступают стойкие функциональные изменения в ЦНС . Наряду с биологическим действием электрического поля между человеком и металлическим предметом могут возникнуть разряды, обусловленные потенциалом тела, который достигает нескольких киловольт, если человек изолирован от Земли.
Допустимые уровни напряженности электрических полей на рабочих местах устанавливаются ГОСТом 12.1.002-84 «Электрические поля промышленной частоты». Предельно до-пустимый уровень напряженности ЭМП ПЧ устанавливается в 25 кВ/м. Допустимое время пребывания в таком поле составляет 10 мин. Пребыва-ние в ЭМП ПЧ напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускает-ся, а в ЭМП ПЧ напряженностью до 5 кВ/м пребывание допускается в течение всего рабочего дня. Для расчета допустимого времени пребывания в ЭП при напряженно-сти свыше 5 до 20 кВ/м включительно используется формула Т = (50/Е ) - 2, где: Т - допустимое время пребывания в ЭМП ПЧ, (час); Е - напряженность электрической составляющей ЭМП ПЧ, (кВ/м).
Санитарные нормы СН 2.2.4.723-98 регламентируют ПДУ магнитной составляющей ЭМП ПЧ на рабочих местах. Напряженность магнитной составляющей Н не должна превышать 80 А/м при 8-ми часовом пребывании в условиях этого поля.
Напряженность электрической составляющей ЭМП ПЧ в жилой застройке и квартирах регламентируется СанПиН 2971-84 «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты». Согласно этому документу, величина Е не должна превышать 0,5 кВ/м внутри жилых помещений и 1 кВ/м на территории городской застройки. Нормы ПДУ магнитной составляющей ЭМП ПЧ для жилой и городской среды в настоящее время не разработаны.
ЭМИ РЧ используются для термообработки, плавки металлов, в радио-связи, медицине. Источниками ЭМП в производственных помещениях яв-ляются ламповые генераторы, в радиотехнических установках - антенные системы, в СВЧ-печах - утечки энергии при нарушении экрана рабочей камеры.
ЭМИ РЧ придействии на организм вызывает поляризацию атомов и мо-лекул тканей, ориентацию полярных молекул, появление в тканях ионных токов, нагрев тканей за счет поглощения энергии ЭМП. Это нарушает структуру электрических потенциалов, циркуляцию жидкости в клетках ор-ганизма, биохимическую активность молекул, состав крови.
Биологический эффектЭМИ РЧ зависит от его параметров: длины вол-ны, интенсивности и режима излучения (импульсный, непрерывный, пре-рывистый), от площади облучаемой поверхности, продолжительности об-лучения. Электромагнитная энергия частично поглощается тканями и пре-вращается в тепловую, происходит локальный нагрев тканей, клеток. ЭМИ РЧ ока-зывает неблагоприятное действие на ЦНС, вызывает нарушения в нервно-эндокринной регуляции, изменения в крови, помутнение хрусталика глаз (исключительно 4 поддиапазон), нарушения обменных процессов.
Гигиеническое нормирование ЭМИ РЧ осуществляется со-гласно ГОСТ 12.1.006-84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допусти-мые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Уровни ЭМП на рабочих местах контролируются измерением в диапа-зоне частот 60 кГц-300 МГц напряженности электрической и магнитных составляющих, а в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц плотности потока энергии (ППЭ) ЭМП с учетом времени пребывания в зоне облучения.
Для ЭМП радиочастот от 10 кГц до 300 МГц регламентируется напряженность электрической и магнитной составляющей поля в зависимости от диапазо-на частот: чем выше частоты, тем меньше допускаемая величина напря-женности. Например, электрическая составляющая ЭМП для частот 10 кГц - 3МГц составляет 50 В/м, а для частот 50 МГц - 300 МГц только 5 В/м. В диапазоне частоты 300 МГц - 300 ГГц регламентируется плотность потока энергии излучения и создаваемая им энергетическая нагрузка, т.е. поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия. Максимальное значение плотности потока энергии не должно превышать 1000 мкВт/см 2 . Время пребывания в таком поле не должно превышать 20 мин. Пребывание в поле в ППЭ равном 25 мкВт/см 2 допускается в течение 8-ми часовой рабочей смены.
В городской и бытовой среде нормирование ЭМИ РЧ осуществляется согласно СН 2.2.4/2.1.8-055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона». В жилых помещениях ППЭ ЭМИ РЧ не должна превышать 10 мкВт/см 2 .
В машиностроении широко используется магнитно-импульсная и электрогидравлическая обработка металлов низкочастотным импульсным током 5-10 кГц (резка и обжатие трубчатых заготовок, штамповка, вырубка отверстий, очистка отливок). Источниками импульсного магнитного по-ля на рабочих местах являются открытые рабочие индукторы, электроды, тоководящие шины. Импульсное магнитное поле оказывает влияние на обмен веществ в тканях головного мозга, на эндокринные системы регуляции.
Электростатическое поле (ЭСП) - это поле неподвижных электриче-ских зарядов, взаимодействующих между собой. ЭСП характеризуется на-пряженностью Е , то есть отношением силы, действующей в поле на то-чечный заряд, к величине этого заряда. Напряженность ЭСП измеряется в В/м. ЭСП возникают в энергетических установках, в электротехнологиче-ских процессах. ЭСП используется в электрогазоочистке, при нанесении лакокрасочных покрытий. ЭСП оказывает негативное влияние на ЦНС; у работающих в зоне ЭСП возникает головная боль, нарушение сна и др. В источниках ЭСП, помимо биологического воздействия, определенную опасность представляет аэроионы. Источником аэроионов является корона, возникающая на проводах при напряженности Е >50 кВ/м.
Допустимые уровни напряженности ЭСП установлены ГОСТ 12.1.045-84 «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Допустимый уровень напряженности ЭСП устанавливается в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. ПДУ напряженности ЭСП устанавливается равный 60 кВ/м в течение 1 часа. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пре-бывания в ЭСП не регламентируется.
Основными характеристиками лазерного излучения являются: длина волны l, (мкм), интенсивность излучения, определяемая по величине энергии или мощно-сти выходного пучка и выражаемая в джоулях (Дж) или ваттах (Вт): дли-тельность импульса (сек), частота повторения импульса (Гц). Глав-ными критериями опасности лазера являются его мощность, длина волны, длительность импульса и экспозиция облучения.
По степени опасности лазеры разделены на 4 класса: 1 - выходное излучение не опасно для глаз, 2 - опасно для глаз прямое и зеркально от-раженное излучение, 3 - опасно для глаз диффузно отраженное излуче-ние, 4 - опасно для кожи диффузно отраженное излучение.
Класс лазера по степени опасности генерируемого излучения опреде-ляется предприятием-изготовителем. При работе с лазерами персонал под-вергается воздействию вредных и опасных производственных факторов.
К группе физических вредных и опасных факторов при работе лазеров относят:
Лазерное излучение (прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное),
Повышенное значение напряжения электропитания лазеров,
Запыленность воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия ла-зерного излучения с мишенью, повышенный уровень ультрафиолетовой и инфракрасной радиации,
Ионизирующие и электромагнитные излучения в рабочей зоне, по-вышенная яркость света от импульсных ламп накачки и взрывоопасность систем накачки лазеров.
На персонал, обслуживающий лазеры, действуют химически опасные и вредные факторы, как-то: озон, окислы азота и другие газы, обусловлен-ные характером производственного процесса.
Действие лазерного излучения на организм зависит от параметров излучения (мощности, длины волны, длительности импульса, частоты следования им-пульсов, времени облучения и площади облучаемой поверхности), локали-зация воздействия и особенности облучаемого объекта. Лазерное излуче-ние вызывает в облучаемых тканях органические изменения (первичные эффекты) и специфические изменения в самом организме (вторичные эф-фекты). При действии излучения происходит быстрый нагрев облучаемых тканей, т.е. термический ожог. В результате быстрого нагрева до высоких температур происходит резкое повышение давления в облучаемых тканях, что приводит к их механическому повреждению. Действия лазерного излу-чения на организм могут вызвать функциональные нарушения и даже пол-ную потерю зрения. Характер поврежденной кожи варьирует от легких до разной степени ожогов, вплоть до некрозов. Помимо изменений тканей, ла-зерное излучение вызывает функциональные сдвиги в организме.
Предельно допустимые уровни облучения регламентируются «Сани-тарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» 2392-81. Предельно допустимые уровни облучения дифференцированы с учетом режима работы лазеров. Для каждого режима работы, участка оптического диапазона величина ПДУ определяется по специальным таблицам. Дози-метрический контроль лазерного излучения осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.031-81. При контроле измеряются плотность мощности непре-рывного излучения, плотность энергии импульсного и импульсно-модулированного излучения и другие параметры.
Ультрафиолетовое излучение - это невидимое глазом электромаг-нитное излучение, занимающее промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением. Биологически активную часть УФ-излучения делят на три части: А с длиной волны 400-315 нм, В с длиной волны 315-280 нм и С 280-200 нм. УФ-лучи обладают способностью вызывать фото-электрический эффект, люминесценцию, развитие фотохимических реак-ций, а также обладают значительной биологической активностью.
УФ-излучения характеризуется бактерицидными и эритемными свойствами. Мощность эритемного излучения - это величина, характери-зующая полезное воздействие УФ-излучений на человека. За единицу эритемного излучения принят Эр, соответствующий мощности в 1 Вт для дли-ны волны 297 нм. Единица эритемной освещенности (облученности) Эр на квадратный метр (Эр/м 2) или Вт/м 2 . Доза облучения Нэр измеря-ется в Эр×ч/м 2 , т.е. это облучение поверхности за определенное время. Бактерицидность потока УФ-излучения измеряется в бакт. Соответственно бактерицидная облученность-бакт на м 2 , а доза бакт в час на м 2 (бк×ч/м 2).
Источниками УФ-излучения на производстве являются электрическая дуга, автогенное пламя, ртутно-кварцевые горелки и другие температурные излучатели.
Естественные УФ-лучи оказывают положительное влияние на организм. При недос-татке солнечного света возникает "световое голодание", авитаминоз Д, ос-лабление иммунитета, функциональные расстройства нервной системы. Вместе с тем УФ-излучение от производственных источников может стать причиной острых и хронических профессиональных заболеваний глаз. Острое поражение глаз называется электроофтальмия. Нередко обнаружи-вается эритема кожи лица и век. К хроническим поражениям следует отне-сти хронический коньюнктивит, катаракту хрусталика, кожные поражения (дерматиты, отеки с образованием пузырей).
Нормирование УФ-излучения осуществляется согласно «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» 4557-88. При нормирова-нии устанавливается интенсивность излучения в Вт/м 2 . При поверхности облучения 0,2 м 2 в течение до 5 мин с перерывом 30 мин при общей про-должительности до 60 мин норма для УФ-А 50 Вт/ м 2 , для УФ-В 0,05 Вт/ м 2 и для УФ-С 0,01 Вт/ м 2 . При общей продолжительности облуче-ния 50% рабочей смены и однократном облучении 5 мин норма для УФ-А 10 Вт/ м 2 , для УФ-В 0,01 Вт/ м 2 при площади облучения 0,1 м 2 , а об-лучение УФ-С не допускается.