Воздействие электромагнитных излучений

Материал подготовлен с использованием правовых актов по состоянию на 9 ноября 2018 г.

Акцентируется внимание на защите работающих от воздействия электромагнитных излучений.

Общие положения

Широкое использование электроэнергии во всех отраслях экономической деятельности сопровождается увеличением числа работающих, которые подвергаются воздействию электрических, магнитных, электромагнитных полей и излучений.

На применении электромагнитных полей основаны многие технологические процессы (нагрев различных изделий, сушка и склеивание древесины, ускорение твердения бетонных конструкций, нагрев металлов при их ковке и закаливании и др.).

Термическая обработка различных материалов по методу индукционного и диэлектрического нагрева токами высокой и повышенной частоты позволяет существенно ускорить проведение технологического процесса, резко снижает загрязненность воздуха в рабочих помещениях и др.

Электроэнергетическая отрасль в своем арсенале имеет мощные источники электромагнитных полей промышленной частоты, среди которых высоковольтные подстанции, воздушные линии электропередач высокого, сверхвысокого и ультравысокого напряжения.

Источниками излучения электромагнитной энергии являются мощные радиотелевизионные и радиолокационные станции, промышленное электротермическое оборудование, исследовательские установки, измерительные и контролирующие устройства и др.

В настоящее время отмечается интенсивное развитие электротехнологий, телевизионной техники, компьютеров, мобильных средств связи, электронной бытовой и офисной техники, что порождает появление большого количества искусственных источников электромагнитного поля и обусловило т.н. «электромагнитное загрязнение» среды обитания человека.

Электромагнитная нагрузка на человека возрастает и в связи с тем, что эта нагрузка имеет место не только на работе, но и в бытовых условиях.

Требуется не только решение проблемы обеспечения безопасности человека, окружающей внешней среды, но и проблемы совместного надежного функционирования различных радио- и электротехнических систем. Новое научное направление, призванное обеспечить одновременную и совместную работу различного электротехнического радиотехнического, электронного оборудования, получило название электромагнитной совместимости.

Свидетельством важности данных проблем служит принятие:

● технического регламента Таможенного союза «Электромагнитная совместимость технических средств» (ТР ТС 020/2011), утв. Решением Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 № 879 (далее – ТР ТС 020/2011);

● технического регламента Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» (ТР ТС 004/2011), утв. Решением Комиссии Таможенного союза от 16.08.2011 № 768 (далее – ТР ТС 004/2011).

Эти обстоятельства связаны с возникновением новых опасных и вредных производственных факторов, что порождает проблему защиты от них работающих.

Неблагоприятное влияние на организм может оказывать длительное пребывание человека в условиях ослабленных естественных магнитных полей при работе в:

● экранированных помещениях и сооружениях;

● подземных сооружениях, метрополитене;

● зданиях, выполненных из железобетонных конструкций;

● кабинах скоростных лифтов;

● кабинах буровых установок и экскаваторов;

● салонах легковых автомашин и др.

Работающие в таких условиях часто жалуются на плохое самочувствие и ухудшение состояния здоровья.

Электромагнитные поля невидимы, их действие не обнаруживается органами чувств, что нередко порождает пренебрежительное отношение работающих к опасности электромагнитного облучения, недооценку его вредного воздействия на организм.

Влияние электромагнитных полей на человека зависит от большого числа факторов: от интенсивности излучения, частоты и длины волны излучений, времени их воздействия и др. Электромагнитные волны, проходя сквозь тело, приводят в возбужденное состояние электроны в различных веществах. За счет притока внешней энергии, которую приносит электромагнитное излучение, внутри организма повышается интенсивность реакций и процессов.

Воздействие электромагнитных излучений на организм человека

Выделяют два вида воздействия электромагнитных излучений:

1) тепловое;

2) специфическое.

Тепловому воздействию электромагнитного поля подвержены паренхиматозные органы – печень, поджелудочная железа и полые органы, содержащие жидкость (мочевой пузырь, желудок). Нагревание этих органов может вызвать обострение хронических заболеваний, язв, кровотечений.

Специфическое воздействие электромагнитных излучений обусловлено биохимическими изменениями, происходящими в клетках и тканях. Наиболее чувствительными к специфическому воздействию являются центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. Наблюдаются нарушения условно-рефлекторной деятельности, снижение активности мозга. Возможны отклонения со стороны эндокринной системы.

Облучение электромагнитными полями большой интенсивности может привести к разрушительным изменениям в тканях и органах. Тяжелые поражения возникают только в аварийных случаях и встречаются крайне редко.

Воздействие электромагнитных полей на организм человека

Переменное электромагнитное поле характеризует длина волны, измеряемая в метрах (м), и соответствующая ей частота электромагнитных колебаний, измеряемая в герцах (Гц). Существует два подразделения электромагнитных волн по частоте и длине волны:

● по Международному регламенту радиосвязи;

● с позиций охраны труда и гигиенической практики.

Международная классификация электромагнитных волн по частотам и длинам волн

С позиций гигиены труда и безопасности человека электромагнитные поля подразделяют на:

● электрические поля промышленной частоты (от 3 до 200 Гц), которые нормируются по ГОСТ 12.1.002-84 «ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах»;

● электромагнитные поля радиочастот, нормирование которых проводится по ГОСТ 12.1.006-84 «ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля».

По субъективным ощущениям и объективным реакциям организма человека не наблюдается особых различий при воздействии всего диапазона радиоволн – высокочастотных, ультравысокочастотных и сверхвысокочастотных, но более характерны проявления и неблагоприятные последствия воздействий сверхвысокочастотных электромагнитных волн.

Наиболее характерными при воздействии радиоволн всех диапазонов являются отклонения от нормального состояния центральной нервной системы и сердечнососудистой системы человека.

Переменное электромагнитное поле представляет собой совокупность магнитного и электрического полей, распространяющихся в пространстве в виде электромагнитных волн.

Область распространения электромагнитных волн от источника излучения принято условно разделять на три зоны:

● ближнюю (зону индукции);

● промежуточную (зону интерференции);

● дальнюю (зону излучения или волновую зону).

В ближней и промежуточной зонах электромагнитная волна еще не сформировалась, поэтому интенсивность электромагнитного поля в этих зонах оценивается раздельно по напряженности электрической и магнитной составляющих.

В дальней зоне, где электромагнитная волна уже сформировалась, электромагнитное поле оценивается не по напряженности, а по энергии (мощности), переносимой волной по направлению своего распространения.

Принято считать, что ближняя зона имеет радиус (от излучателя), равный 1/6 длины волны.

Дальняя зона начинается с расстояния от излучателя, равного примерно 6 длинам волн.

Между ними располагается промежуточная зона.

Учитывая разную длину волны электромагнитных полей разной частоты, рабочее место, находящееся на одном и том же расстоянии от излучателя, может оказаться в любой из этих зон.

В зоне индукции человек находится в периодически сменяющих друг друга электрических и магнитных полях.

В зоне излучения на человека действует электромагнитное поле, электрическая и магнитная составляющие которого изменяются.

Персонал, обслуживающий электроэнергетические установки промышленной частоты, подвергается воздействию электромагнитных полей.

При малых частотах (в т.ч. при 50 Гц) электрическое и магнитное поля практически не связаны между собой, поэтому их можно рассматривать отдельно друг от друга, также отдельно можно рассматривать влияние, оказываемое ими на биологический объект.

Установлено, что в любой точке электромагнитного поля промышленной частоты поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля.

Это позволяет сделать вывод, что отрицательное действие на организм человека электромагнитного поля в электроустановках промышленной частоты обусловлено электрическим полем. Магнитное поле промышленной частоты оказывает незначительное биологическое действие и в практических условиях им можно пренебречь.

Электромагнитное излучение более высоких частот имеет свои особенности влияния на организм человека.

Воздействие электромагнитного излучения от работы на персональном компьютере

В настоящее время наряду с термином «персональная электронная вычислительная машина» часто используется более сокращенное словосочетание «персональный компьютер».

Оба термина имеют одинаковое определение согласно ГОСТ 15971-90 «Системы обработки информации. Термины и определения», введенному в действие в качестве государственного стандарта Республики Беларусь постановлением Госстандарта от 17.12.1992 № 3.

В спектре электромагнитных полей, создаваемых компьютерами, присутствуют низкочастотные электромагнитные колебания от единиц герц до нескольких десятков герц, частоты которых близки к частотам биоритмов человеческого организма.

В этом принципиальное отличие компьютеров по их потенциальной опасности в сравнении с обычными бытовыми электроприборами и другими излучающими техническими средствами, которые по роду своего использования могут находиться (как и компьютер) в близком контакте с человеком.

Электромагнитные излучения персонального компьютера образуются всеми его устройствами.

Все элементы персонального компьютера являются источниками электромагнитных излучений, которые характеризуются широким диапазоном частот (от 50 Гц до 1 000 МГц). Все эти элементы при работе формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя.

Электромагнитные излучения персонального компьютера имеют сложнейший волновой и спектральный состав и довольно трудно поддаются измерению и количественной оценке. Эти излучения имеют магнитную, электростатическую составляющие.

Кроме того, на рабочем месте довольно часто присутствуют другие источники электромагнитных полей: распределительные щитки, электропроводка, бытовые офисные электроприборы, а также соседние персональные компьютеры, сотовые телефоны и др.

Исследования показали, что уровни электромагнитных полей на рабочих местах с персональными компьютерами изменяются в 3–5 раз в зависимости от ориентации вилки питания компьютера в сетевой розетке, а розетки электропитания не всегда обеспечивают надлежащий контакт с заземляющим проводником вилки шнура питания персонального компьютера.

Во много раз увеличивают уровни низкочастотных импульсных магнитных полей многие типы источников бесперебойного питания.

Меры по снижению воздействия электромагнитных излучений на работающих на персональных компьютерах:

● устройство заземляющего контура в помещении и на рабочих местах пользователей персональными компьютерами;

● объем, приходящийся на одно рабочее место пользователя персональным компьютером, должен составлять не менее 20 куб.м;

● исключить вариант электропитания персональных компьютеров одной линией, обходящей помещение с персональными компьютерами по всему его периметру;

● места группового подключения персональных компьютеров целесообразно оборудовать экранированными щитками, обеспеченными достаточным количеством розеток и размещенными с учетом возможной наибольшей удаленности их от рабочих мест пользователей персональными компьютерами и других сотрудников, постоянно работающих в этом помещении;

● провода электропитания в помещениях с высоким уровнем электромагнитных излучений промышленной частоты проложить в заземленных экранирующих металлических оболочках или в трубах;

● увлажнять воздух в помещениях с персональными компьютерами с целью предотвращения накопления статических зарядов и нормализации аэроионного состава воздуха;

● при наличии на окнах помещений металлических решеток желательно, чтобы они были заземлены;

● групповые рабочие места желательно размещать на нижних этажах зданий, что значительно снижает общий электромагнитный фон за счет снижения значений сопротивления заземления и протяженности электрических кабелей.

Воздействие электромагнитного излучения от работы беспроводного Интернета

Данная технология имеет название Wireless Fidelity, что в переводе на русский язык означает «беспроводная высокоточная передача данных», при которой соединение осуществляется по радиоволнам, или, другими словами, это обычное радио.

Для того чтобы «раздавать» сигнал Wi-Fi, необходим специальный передатчик – роутер, или маршрутизатор. Он подключается к локальной сети на персональном компьютере, тем самым делая возможным выход в Интернет с любого близлежащего устройства, требующего для его работы подключения к Интернету.

Установлено, что излучение от Wi-Fi меньше, чем от мобильного телефона, и эта технология наносит существенно меньший вред, чем бытовые приборы, которые нас окружают.

Однако желательно отключать роутер на то время, когда он не используются, и целесообразно устанавливать его в тех комнатах, где бывает меньше всего людей.

Воздействие электромагнитного излучения от работы сотового (мобильного) телефона

Сотовая (мобильная) сеть состоит из сети базовых станций и ручных персональных радиотелефонов. Базовые станции расположены на расстоянии от 1 до 40 км друг от друга, образуя между собой посредством радиорелейной связи т.н. соты.

Сотовый телефон и базовая станция поддерживают постоянный радиоконтакт.

Антенны базовых станций имеют переменный график излучения, определяемый загрузкой, т.е. количеством работающих телефонов.

В режиме ожидания телефон почти безвреден, поскольку его работа в сети кратковременна.

В режиме же разговора его излучение мощнее, чем в режиме ожидания, и самое мощное излучение в том случае, если телефон передает данные.

При перемещениях владельца сотового телефона последний периодически переключается с одной базовой станции на другую, выбирая станцию, от которой исходит более мощный сигнал. Даже когда телефон находится в режиме ожидания вызова и разговор не ведется, он работает в пульсирующем режиме.

Мощность излучения телефона также изменяется и зависит от состояния канала связи «телефон – базовая станция». Наибольшие излучения имеют место в режиме «поиск сети».

Электромагнитные волны с различной частотой способны оказывать специфические воздействия на организм. Характер этих воздействий определяется величиной интенсивности или плотностью потока энергии. У различных мобильных телефонов интенсивность электромагнитных полей различная.

Потенциальный вред здоровью от мобильного телефона, негативно влияющего на человека, связан с его способностью к генерации электромагнитных полей.

Известно, что электромагнитное излучение частотой выше 1 МГц разогревает биологические ткани, которые очень болезненно относятся к этому процессу. Перегрев тканей приводит к разрушению белков в клетках, при этом возможно возникновение доброкачественных опухолей, отмирание клеток и не только.

Мобильные телефоны отрицательно влияют и на зрение. В результате электромагнитного облучения головы ухудшается кровообращение глаз. Хрусталик глаза хуже омывается кровью, что со временем приводит к его помутнению и дальнейшему разрушению. Эти изменения необратимы. Данный процесс сопровождается резью в глазах и шумом в голове.

Меры предупреждения, ограничивающие вредное влияние, связанное с использованием мобильной связи:

● целесообразно использовать модель телефона с наименьшей мощностью;

● желательно не пользоваться сотовым телефоном без острой необходимости. При пользовании сотовым телефоном предпочтение следует отдавать лаконичным разговорам (не более 2–3 мин. за один вызов) с перерывом между разговорами минимум 15 мин. Не следует забывать, что сотовый телефон не замена телефону обычному, и долго говорить по нему нежелательно;

● необходимо иметь в виду, что даже если телефон находится в режиме ожидания и не излучает почти ничего, то, когда он находится вне зоны охвата сети, он периодически включает передатчик для определения своей сети, так продолжается до тех пор, пока не восстанавливается связь с ней, тем самым оказывая облучающее воздействие на человека;

● необходимо стараться говорить как можно тише, т.к. при увеличении громкости автоматически увеличивается мощность излучения телефона;

● при возможности пользоваться наушниками и микрофоном. Однако необходимо иметь в виду, что их использование не полностью решает проблему, т.к. соединяющие провода являются продолжением антенны передатчика, который генерирует излучение;

● нежелательно пользоваться сотовым телефоном в экранированных зонах, таких как метро, трамвай, троллейбус, лифт, т.к. в условиях экранирования плотность потока электромагнитного излучения, воздействующего на человека, многократно усиливается;

●желательно реже использовать сотовый телефон в закрытых помещениях, т.к. излучаемые им волны могут отражаться стенами и покрытиями, что в несколько раз усиливает облучение. Нежелательно пользоваться телефоном вблизи высоковольтных линий электропередач, т.к. там природное электромагнитное поле ослаблено;

● при постоянном использовании телефона в автомобиле наряду с использованием громкоговорящей связи целесообразно пользоваться внешней антенной, которую лучше всего располагать в геометрическом центре крыши;

● стараться, по возможности, не использовать сотовый телефон в тех местах, где наблюдается плохой прием, т.к. при плохом приеме телефон пытается найти ближайшую базовую станцию, из-за этого его излучение многократно усиливается;

● при разговоре следует держать телефон на расстояние не менее 3 см от кожи головы, потому что в этом промежутке максимальный очаг излучения. Необходимо также учитывать, что в режиме передачи данных в момент вызова интенсивность облучения возрастает. Интенсивность излучения является наибольшей при самом включении телефона, а также в условиях плохого приема;

● стараться как можно меньше носить включенный сотовый телефон близко к телу, например, в карманах. Если телефон в данный момент не используется, лучше положить его на стол или носить его в сумке.

Защита от электромагнитных излучений

Интенсивность электромагнитного излучения ослабевает пропорционально квадрату расстояния от источника излучения.

Вред от электромагнитного излучения тем меньше, чем меньше времени человек подвергается этому излучению.

Защита организма человека от влияния электромагнитных излучений предполагает снижение интенсивности этих излучений.

Защита от электромагнитных излучений обеспечивается выбором конкретных методов и средств с учетом их экономических показателей, простотой и надежностью эксплуатации.

По своему назначению защита может быть коллективной, предусматривающей комплекс мероприятий для отдельных групп работников, и индивидуальной.

Все средства и методы защиты работников от воздействия электромагнитных излучений (индивидуальные и коллективные) можно представить в виде трех групп:

1) организационные;

2) инженерно-технические;

3) лечебно-профилактические.

Организационные мероприятия защиты от воздействия электромагнитных излучений включают:

● оптимизацию путем проектных решений расположения излучающих установок и рабочих мест, на которых работают облучаемые работники;

● выбор рациональных режимов работы источников электромагнитных излучений, включая снижение мощности излучающей установки, если это возможно;

● исключение или ограничение времени нахождения работников в зоне воздействия электромагнитных излучений (защита расстоянием и временем);

● рационализацию режимов труда и отдыха работников;

● иные организационные мероприятия.

Инженерно-технические мероприятия защиты от воздействия электромагнитных излучений включают:

● усовершенствование конструкций установок;

● рациональное размещение источников электромагнитных излучений;

● использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места работников (установка специальных поглотителей мощности, поглощающих и отражающих экранов, работа на минимально необходимой мощности генератора);

● обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем электромагнитных излучений;

● применение предупреждающей сигнализации (световой, звуковой);

● использование средств коллективной и индивидуальной защиты (экранирующие козырьки, навесы, перегородки и др., защитные очки, щитки, шлемы, комбинезоны, халаты, головные уборы и др.).

Лечебно-профилактические методы и средства состоят в повышении сопротивляемости организма воздействию электромагнитных излучений, а также профилактическом оздоровлении работников, подвергающихся электромагнитному облучению.

Лечебно-профилактические мероприятия по своей сути также являются организационными мерами защиты от электромагнитных излучений, среди которых можно выделить в отдельную группу санитарно-профилактические мероприятия, включающие:

● организацию и проведение контроля выполнения гигиенических нормативов, режимов работы персонала, обслуживающего источники электромагнитных излучений;

● проведение периодических медосмотров с целью более раннего выявления профессиональных заболеваний, обусловленных неблагоприятными факторами производственной среды;

● разработку мер по улучшению условий труда и быта персонала, по повышению устойчивости организма работающих к воздействиям неблагоприятных факторов производственной среды.

Из приведенных мероприятий можно сделать вывод, что ряд из них носят многоцелевой характер, поэтому их можно отнести как к группе организационных, так и к группе инженерно-технических мероприятий.

Способы и средства защиты в каждом конкретном случае определяются с учетом рабочего диапазона частот, характера выполняемых работ, необходимости более эффективной защиты.

Самым радикальным образом защита от электромагнитных излучений обеспечивается путем размещения источника излучений в отдельном помещении, в котором не требуется нахождения работников.

Эффективным способом защиты людей от возможного вредного воздействия электромагнитных полей от линий электропередачи является создание охранных зон шириной от 15 до 30 м (в зависимости от напряжения линии электропередач).

Данная мера требует отчуждения больших территорий и исключения их из пользования в некоторых видах хозяйственной деятельности.

Уровень напряженности электромагнитных полей снижают также с помощью устройства различных экранов, в т.ч. и зеленых насаждений, выбора геометрических параметров линии электропередач, заземление тросов, замены воздушных линий электропередач на высоковольтные линии кабельные и подземной прокладки и других мероприятий.

Для защиты от электромагнитных излучений, создаваемых радиотелевизионными средствами связи и радиолокаторами, также используется метод защиты расстоянием. С этой целью устраивают санитарно-защитную зону, размеры которой должны обеспечить предельно допустимый уровень напряженности поля в населенных пунктах и на рабочих местах.

Одним из наиболее эффективных и часто применяемых методов защиты от низкочастотных излучений и радиоизлучений является экранирование источников излучения и рабочих мест с помощью экранов, поглощающих или отражающих электромагнитную энергию.

Хороший эффект дает электрогерметизация элементов схем, блоков, узлов установки в целом с целью снижения или устранения электромагнитного излучения, экранирование.

Выбор конструкции экрана зависит от характера технологического процесса, мощности источника, диапазона волн.

Отражающие экраны используют в основном для защиты от паразитных излучений, а также в тех случаях, когда электромагнитная энергия не является помехой для работы генераторной установки или радиолокационной станции. В остальных случаях, как правило, применяют поглощающие экраны.

Для отражающих экранов используются главным образом материалы с большой электрической проводимостью (медь, латунь, алюминий и его сплавы, сталь). Эффективность экранирования, т.е. степень ослабления электромагнитного поля, возрастает с увеличением частоты колебаний электромагнитных излучений и почти не изменяется в зависимости от того, изготовлен экран из сплошного металлического листа или сетки. Экран должен быть заземлен.

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

Учитывая, что высокочастотные и сверхвысокочастотные излучения могут распространяться через провода осветительной и телефонной сети в соседние помещения, для предотвращения этого распространения энергии радиочастот в местах выхода проводов из экранов высокочастотной установки необходимо применять электрические фильтры различной конструкции.

В целях защиты от вторичных проявлений в результате отражения электромагнитного излучения применяются поверхностно-активные антистатические материалы, осуществляется антистатическая обработка помещений, изделий, оборудования, а также осуществляются другие меры, направленные на уменьшение статической электризации синтетических материалов, и др. Эти методы и средства, являясь инженерно-техническими по направленности, по своей сути являются санитарно-профилактическими.

Следует также иметь в виду, что в помещениях, где установлены источники высокочастотных и сверхвысокочастотных излучений, распределение напряженности электромагнитного поля может явиться результатом наложения на основное излучение вторичного излучения, которое может возникнуть также и в соседних помещениях. Проводниками энергии радиочастот в этих случаях могут явиться провода осветительной и телефонной сети.

В качестве средств индивидуальной защиты применяется спецодежда, изготовленная из металлизированной ткани в виде комбинезонов, халатов, передников, курток с капюшонами и вмонтированными в них защитными очками.

При использовании спецодежды из металлизированной ткани должно обеспечиваться соблюдение требований электробезопасности.

Очки (сетчатые, со стеклами, покрытыми слоем полупроводникового оксида олова и др.) необходимо использовать при кратковременных работах, где излучение превышает установленные допустимые уровни.

Защита человека от неблагоприятного влияния электрических и магнитных полей тока промышленной частоты 50 Гц в бытовых условиях обеспечивается соблюдением, в частности, следующих мер:

● при использовании электротехнических изделий бытового назначения, не контактирующих с человеком в процессе их эксплуатации (микроволновая печь, обогреватель, стиральная машина, кофеварка, чайник и другие), минимальное расстояние нахождения человека от этих изделий должно быть не менее 1,5 м;

● при работе телевизионного приемника человек должен находиться от него на расстоянии не менее суммы 3 размеров диагонали его экрана;

● телевизионные приемники и другая аудио- и видеоаппаратура при завершении использования следует полностью отключаться от электрической сети;

● рабочие места должны располагаться на расстоянии не менее 0,35 м от розеток, скрытых в стенах электрической проводки и проводов, питающих различные электротехнические изделия бытового назначения;

● электротехнические изделия бытового назначения, предназначенные для подключения к трехпроводной электрической сети (электрическая вилка изделия имеет заземляющий контакт), должны быть включены в трехполюсные (с заземленной нейтралью) розетки.