Общие сведения. Электромагнитные поля (ЭМП) имеют естественное и искусственное происхождение

Электромагнитные поля (ЭМП) имеют естественное и искусственное происхождение. Все естественные источники ЭМП разделяют на две катего­рии: земные и внеземные. К первым относят электрические и магнитные квазистатические поля Земли, атмосферные разряды, а также излучения живых организмов, ко вторым – излучения звезд, планет и галактик.

Естественное электрическое поле Земли связано с процессами ионизации воздуха, протекающими в нижних слоях атмосферы, в ионосфере, магнитосфере, а также в ближнем межпланетном пространстве и на Солнце. Ионизация воздуха происходит под действием космических лучей; ультрафиолетового излучения Солнца; излучения радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли и в воздухе; электрических разрядов в атмосфере и т.д.

Напряженность электрического поля у поверхности Земли составляет 120-130 В/м и убывает с высотой примерно экс­поненциально. Годовые изменения электрического поля сходны по характеру на всем земном шаре: напряженности максимальны (до 150-250 В/м) в январе-феврале и минимальны в июне-июле (100-120 В/м). Суточные вариации электрического поля в атмо­сфере определяются главным образом грозовой деятельностью.

Магнитное поле Земли имеет две пространственные состав­ляющие: горизонтальная максимальна у экватора (20-30А/м) и убывает к полюсам (2-10А/м), а вертикальная составляющая у полюсов составляет 50-60А/м, уменьшаясь к экватору до пре­небрежимо малого значения. На напряженность магнитного поля в конкретной точке влияют так называемые магнитные аномалии в некоторых районах Земли, а также излучения Солнца.

Частотный спектр атмосферных разрядов лежит в диапазоне от со­тен герц до примерно 30 МГц. Максимум интенсивности находится вблизи 10 кГц. Данный вид ЭМП определяется электрическими гро­зовыми разрядами и полярными сияниями. Во время вспышек на Солнце интенсивность атмосферных разрядов увеличивается.

Любое техническое устройство, использующее либо выраба­тывающее электрическую энергию, является источником ЭМП. Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как сум­марного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный па­раметр). Последние могут быть классифицированы по нескольким признакам, общим из которых является частота ЭМП.

Электромагнитный фон (ЭМ) в городских условиях имеет выраженный временной максимум от 10.00 до 22.00, причем в суточном распреде­лении наибольший динамический диапазон изменения ЭМ фона приходится на зимнее время, а наименьший – на лето. Для частот­ного распределения ЭМ фона характерна многомодальность. Наи­более характерные полосы частот: 50-1000 Гц – энергоснабжение; 1-32 МГц – вещание коротко­волновых станций; 66-960 МГц – телевизионное и радиовещание, радиотелефонные системы, радиорелейные линии связи.

Интенсивность фона зависит от географических координат мес­та наблюдения; состояния ионосферы; излучения Солнца и галак­тик; расписания работы радиостанций; интенсивности автомобиль­ного движения и близости к электроэнергетическим источникам.

Наиболее интенсивным источником ЭМП являются воздушные линии электропередачи (ЛЭП) промышленной частоты (50 Гц).Интенсивность ЭМП от данного источника во многом зависит от напряжения ли­нии (110, 220, 330 кВ и выше). Средние значения на рабочих местах электромонтеров: Е=5-15кВ/м, Н=1-5 А/м; на маршрутах об­хода обслуживающего персонала: Е=5-30 кВ/м, Н= 2-10 А/м. В жилых зданиях, расположенных вблизи высоковольтных линий, напряженность электрического поля, как правило, не превышает 200-300 В/м, а магнитного поля – 0,2-2 А/м (В = 0,25 - 2,5 мТл).

Напряженности электрических полей в жилых помещениях вблизи протяженных проводов, включенных в сеть 220 В, составляют 0,7-2 кВ/м, вблизи бытовых приборов с металлическими корпусами (пылесо­сы, холодильники) – 1- 4 кВ/м.

Радиопередающие устройства, используемые для радиолокации, радионавигации и связи, рабо­тают в очень широком частотном диапазоне: от 9 кГц до сотен ги­гагерц. Мощности, излучаемые передающими антеннами, также весьма разнообразны.

Особым типом радиопередающих устройств являются радио­телефонные системы с сотовой структурой и бесшнуровые теле­фоны. Распространенными стандартами сотовой радиосвязи в нашей стране являются:

GSM-900 (диапазоны частот 890-915 и 935-960 МГц);

NMT-450 (диапазоны частот 453-457 и 463-467 МГц);

AMPS, AMPS-D (диапазоны частот: 824-849 и 869-894 МГц).

Начали свое развитие сети стандарта GSM-1800 (диапазоны частот 1710-1785 и 1805-1880 МГц).

Выходная мощность базовых станций сотовой радиосвязи со­ставляет до 100 Вт, современных передатчиков автомобильных станций – до 6 Вт, ручных радиотелефонов – до 2 Вт (с автома­тическим управлением мощностью).

Режим работы базовых станций зависит от времени суток. Так, для центра города характерный максимум излучений прихо­дится на период с 11.00 до 17.00, а для «спальных» районов имеют место два максимума – с 09.00 до 10.00 и с 19.00 до 20.00.

Бесшнуровые бытовые и офисные телефоны рассчитаны на весьма малый радиус действия, их излучаемая мощность не пре­вышает 20 мВт, основные частоты 31-39, 46-49, 9 МГц.

7.5.2.2. Расчет и защита от электромагнитных полей

Для контроля уровней ЭМП используются расчетные и инструментальные методы. Расчетные методы применяют при оценке электромагнитной обстановки вблизи проектируемых, действующих, реконструируемых источников ЭМП. В соответствии с действующими ТНПА при разработке санитарно-защитной зоны предприятий необходимо учитывать и электромагнитную составляющую.

Целью гигиенических расчетов ЭМП может быть определение:

• напряженности электрического Е и магнитного Н полей или плотности потока энергии S в интересующей точке;

• необходимого коэффициента ослабления поля при неиз­менном геометрическом расположении источника и человека;

• необходимого безопасного расстояния, начиная с которого параметры ЭМП не превышают предельно допустимого уровня (ПДУ).

В качестве примера приведем расчет ЭМП прямолинейного провода конечной длины, расположенного в воздухе (ЛЭП). Исходные данные: потенциал провода U₀, В; ток, протекающий по проводу, I₀, А; радиус провода г₀, м; длина провода L, м; расстояние от оси провода до точки наблюдения r, м.

Напряженность электрического поля E, В/м, в точке наблюдения при r₀<< L рассчитывается по формуле

E(r) = U₀ / rln(L/r₀).

Напряженность магнитного поля Н, А/м, прямолинейного провода конечной длины, располо­женного в воздухе, можно найти из выражения

Н = I₀ L / 4p r Ö (L/2)2 + r2.

Существуют методики определения электрических и магнитных полей для двухпроводной линии, расположенной в воздухе, излучателей и других источников ЭМП.

Мероприятия по защите биологических объектов от ЭМП под­разделяют на организационные, инженерно-технические, медико-профилактические и лечебные.

К основным организационным мероприятиям относят:

• нормирование параметров электромагнитных воздействий;

• периодический контроль облучаемости;

• рациональное размещение источников и приемников излу­чения (территориальный разнос);

• ограничение времени пребывания в ЭМП;

• предупредительные надписи и знаки.

Например, при пользовании радиотелефоном рекомендуется:

• ограничивать время пользования радиотелефоном (лучше использовать обычную проводную телефонную связь, а радиоте­лефон – только в экстренных случаях);

• пользоваться радиотелефоном в неэкранированных поме­щениях и на открытых площадках;

• плотно обхватывать трубку рукой;

• попеременно прикладывать трубку к левому и правому уху;

• иметь зазор между ухом и трубкой (при хорошем качестве связи).

Для минимизации вредных воздействий питающих проводов и бытового электрооборудования в жилых домах необходимо со­блюдать следующие рекомендации:

• не находиться рядом с длинными проводами под напря­жением;

• избегать свивания проводов в кольца, поскольку это увели­чивает интенсивность излучения (эффект магнитного диполя);

• не оставлять вилку в розетке при выключенном приборе, поскольку в этом случае питающий провод становится дополни­тельным источником электрического поля;

• не размещать электроприборы в углах железобетонных комнат – в этом случае уровень излучения значительно возраста­ет («уголковый отражатель»), это особенно относится к приборам, излучающим спектр частот: телевизорам, электронно-лучевым трубкам ПЭВМ.

Магнитные поля промышленной частоты могут быть ослабле­ны только толстостенными ферромагнитными экранами, что в бытовых условиях невозможно. В связи с этим рекомендуется пользоваться изделиями ведущих фирм-производителей (прибо­ры излучают ЭМП существенно меньших интенсивностей), а также ограничивать по возможности время пребывания рядом со включенными приборами.

Экраны могут размещаться вблизи источника (кожухи, сетки), на трассе распространения (экранированные помещения, лесонасаждения), вблизи защи­щаемого человека (средства индивидуальной защиты – очки, фартуки, халаты).

К основным инженерно-техническим мероприятиям относятся уменьшение мощности излучения непосредственно в источнике и электромагнитное экранирование.

Иногда необходимо совместное применение организацион­ных и технических мероприятий. Например, для снижения воз­действия электростатических полей рекомендуется:

• использовать мониторы ПЭВМ с антистатическим покры­тием экрана либо с заземленными защитными экранами-фильтрами;

• выдерживать расстояние до телевизора с диагональю экрана до 36 см не менее 1м и не менее 2 м – до телевизора с диагональю экрана свыше 51 см;

• производить влажную уборку в жилых помещениях;

• использовать антистатические аэрозоли и бытовые ионизаторы воздуха.

Медико-профилактические и лечебные мероприятия предпо­лагают:

• гигиенические и терапевтические мероприятия по лечению пострадавших от электромагнитного воздействия;

• предварительные (при поступлении на работу) и периодиче­ские (в процессе трудовой деятельности) медицинские осмотры работников, подвергающихся воздействию ЭМП в условиях про­изводства;

• временный или постоянный перевод на другую работу отдель­ных категорий граждан (например, женщин в период беременности и кормления);

• распространение среди населения сведений о возможных биологических эффектах электромагнитных воздействий, о дей­ствующих стандартах и методах защиты.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие основные принципы защиты атмосфер­ного воздуха?

2. Дайте толкование терминов очистки, обеззараживания, обезвреживания и дезодорации газовоздушных выбросов.

3. Как определяется степень очистки газовоздушных выбросов?

4. Какие основные требования установлены к эксплуатации газоочистного оборудования?

5. Приведите классификацию пылеулавливающего оборудования и принцип его работы.

6.Какими методами и на каком оборудовании производится обезвреживание газовоздушных выбросов?

7. Какие вы знаете новые разработки в технике защиты атмосферы?

8. Назовите важнейшие принципы защиты поверхностных вод.

9. Какзонируются территории водных объектов и какие требования установлены для водоохранных зон и зон санитарной охраны?

10. Объясните классификацию методов обработки воды.

11. Опишите методы очистки воды.

12. Что такое биологическая очистка сточных вод и какие существуют ее методы?

13. Какие известны методы обработки осадков сточных вод?

14. Что вам известно о современных локальных и модульных системах очистки сточных вод?

15. Как вы представляете себе защиту почв от деградации и истощения?

16. Какой установлен порядок обращения с отходами производства и по­требления, а также методы утилизации и захоронения?

17. Перечислите основные требования по охране и защите недр.

18. Что представляет собой рекультивация использованных земель?

19. Как осуществляется защита растительного и животного мира?

20. Дайте определение основных показателей и терминов в акустике.

21. Как рассчитываются суммарные уровни звука и звукового давления?

22. Приведите классификацию и характеристику основных средств и методов защиты от шума.

23. Какие бывают шумовиброзащитные конструкции и их устройство?

24. Объясните биологические эффекты электромагнитного воздействия.

25. Какие вы знаете средства защиты от воздействия электромагнитных полей?

26. Перечислите защитные мероприятия от воздействия ЭМП.