Воздействие опасных факторов на человека и негативных факторов на среду обитания

Человек и среда обитания. Среда обитания постоянно воздействует на организм человека, иногда вызывая в нём негативные изменения. Так, например, низкие температуры окружающего пространства могут вызвать переохлаждение организма, а высокие - перегревание, что в свою очередь может вызвать заболевания простудного характера или тепловой удар.

Узловыми проблемами безопасности жизнедеятельности в системе «человек - машина - среда обитания» (система ЧМС) являются проблемы оценки реакций организма на изменение параметров среды обитания и идентификации опасностей среды обитания с разработкой средств защиты, подавления или снижения параметров опасностей до безопасных уровней для организма человека.

Организм человека может противостоять только небольшим изменениям параметров среды обитания за счёт особого механизма защиты от таких изменений, который называют гомеостазом.

Устойчивость основных физиологических функций человека поддерживается сложным взаимодействием систем человеческого организма (центральной нервной сис­темы, кровеносной системы, систем питания и дыхания, системы анализато­ров и других). Взаимодействие осуществляется на клеточном и молекулярном уровнях.

Взаимодействие человеческого организма со средой обитания осуществляется с помощью анализаторов.

Анализаторы - системы чувствительных нервных образований, воспринимающие и анализирующие раздражения, действующие на человека и живот­ных. Каждый анализатор состоит из периферического воспринимающего ор­гана - рецептора, проводящих нервных путей и мозгового окончания. С по­мощью рецептора энергия внешнего раздражителя изменяет нервный процесс, с помощью нервных путей нервной системы и мозгового окончания информа­ция об изменениях в среде обитания поступает в центральную нервную систему - головной мозг. Средством передачи информации по нервной системе явля­ются электрические биотоки, осуществляющие двустороннюю связь между рецепторами и головным мозгом.

Клетки окружены тонкой мембраной весьма сложной структуры. Отдель­ные части мембраны обладают полупроводниковыми или ионоселективными свойствами, т.е. пропускают ионы одного знака или одного элемента (например, либо калия, либо натрия). На такой избирательности основано по­явление мембранного потенциала, от которого зависит работа информацион­ных и энергопреобразующих систем организма. Мембранный потенциал обеспечивает передачу нервных импульсов, с помощью которых мозг коман­дует работой органов и тканей, а также преобразованием химической энер­гии в механическую.

Нервная клетка, нейрон, представляет собой звёздообразное тело и со­стоит из тонких отростков - дендритов и аксона - длинного отростка. Конец аксона переходит в тонкие волокна, которые оканчиваются в мышцах или си­напсах (местах соединения их с другой клеткой). Клетка отделена от окружающей её среды мембраной, играющей особую роль в образовании и передаче нервного импульса. Внутри клетки концентрация ионов калия намного больше, чем вне клетки, а концентрация ионов натрия - меньше. Благодаря этому на стенке клетки возникает двойной электрический слой. Так как мем­брана в состоянии покоя хорошо проницаема для ионов калия и слабо прони­цаема для ионов натрия, между внутренней частью клетки и внешней средой возникает разность потенциалов, составляющая 60-100 милливольт, причем внутренняя часть клетки заряжена отрицательно по отношению к околокле­точной жидкости. При раздражении клетки двойной электрический слой час­тично разряжается и, когда потенциал покоя снижается до 15-20 милливольт, пропускная способность мембраны по отношению к ионам натрия резко воз­растает и они устремляются внутрь клетки. Как только положительная раз­ность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мембраны достигнута, поток ионов натрия иссякает. В тот же миг открываются каналы для ионов калия и потенциал сдвигается в отрицательную сторону. Это, в свою очередь, уменьшает проводимость ионов натрия, и потенциал в конце концов, достигает значения потенциала покоя.

Возникающий в клетке электрический сигнал распространяется по нерв­ным клеткам за счет проводимости находящегося в них электролита. Если нервные ткани имеют особую наружную изоляцию - миелиновую оболочку, то электрический импульс проходит эти участки значительно быстрее, а об­щая скорость определяется величиной и количеством неизолированных уча­стков нервных клеток. Таким образом, скорость распространения нервных электрических импульсов, управляющих всеми органами человеческого тела, определяется не только электронной и ионной проводимостью тканей чело­веческого организма, но и процессами перезарядки клеточной мембраны и наличием или отсутствием изолированных оболочек нервных тканей.

Возбуждение и сокращение мышц связано с переносом ионов натрия и ка­лия через мембрану, окружающую мышечные волокна. Природа потен­циала действия здесь та же, что и в нервных клетках, только основную роль играют ионы кальция. После возбуждения электрическим импульсом концен­трация кальция внутри мышечной ткани резко увеличивается, это вызывает резкое сокращение отдельных мышечных волокон - миофибрилл, состоящих из параллельно расположенных тонких нитей - белка актина и толстых нитей - белка миозина. По окончании сокращения и возбуждения электрическим импульсом кальций выводится обратно. Движение белковых нитей по отноше­нию друг к другу лежит в основе сокращения мышц. Энергия для сокращения мышц создаётся за счёт гидролиза универсального горючего биологических систем - аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая, в свою очередь, синтезируется благодаря присутствию на внутренних поверхностях мем­браны ферментов, осуществляющих реакцию окисления питательных веществ, поступающих в мышечные ткани через кровь и кровеносные сосуды.

Таким образом, тело человека представляет собой некую электроэнергети­ческую систему, в которой имеется управляющая система в виде центральной нервной системы, вырабатывающей с помощью головного мозга управляю­щие электрические импульсы (биотоки мозга), которые распространяются по нервным тканям и управляют работой органов человеческого тела и любыми двигательными реакциями с помощью мышечной системы.

Воздействие среды обитания на человеческий организм вызывает специфические реакции анализаторов, с помощью которых информация об уровне воз­действия передаётся в центральную нервную систему.

Основной характеристикой анализатора является чувствительность. Не вся­кий раздражитель, воздействующий на анализатор, вызывает ощущение. Для возникновения ощущения интенсивность раздражителя должна быть опреде­лённой величины. При высоком уровне интенсивности раздражителя деятель­ность анализатора может быть нарушена, а ощущение переходит в болевое ощущение. Минимальную величину раздражителя, при котором возникают ощущения, принято называть нижним абсолютным порогом чувствительности, а макси­мальную величину, при которой ощущение переходит в болевое, верхним абсолютным порогом чувствительности.

Психофизиологическими опытами установлено, что сила ощущений на раз­дражитель возрастает медленнее, чем сила раздражителя. Как правило, новое ощущение сравнивается анализатором с порогом ощущения. Это обстоятель­ство выражается формулой психофизиологического закона Вебера-Фехнера:

Е = lg I + C,

где E - интенсивность ощущения, I - интенсивность раздражителя, K и C - постоянные коэффициенты.

Рассмотрим принципы взаимодействия основных анализаторов человече­ского организма со средой обитания.

Зрительный анализатор. Ощущение света возникает как результат фотохимических реакций в светочувствительных элементах сетчатой оболочки глаза, являющихся причиной нервных импульсов, передаваемых по волокнам зрительного нерва в центральную нервную систему.

Во взаимодействии со средой обитания зрительному анализатору человека принадлежит первостепенное значение. Многочисленные психофизиологиче­ские исследования утверждают, что свыше 70% информации человек воспри­нимает через зрительный анализатор.

Световыми рецепторами зрительного анализатора являются нервные окончания сетчатой оболочки глаза в виде колбочек и палочек, первые являются также цветовыми рецепторами. Зрительный анализатор человека (глаз) воспринимает электромагнитные волны с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм. Различия в длине волны ощущаются как различия в цвете источников света или предметов, которые его отражают. Электромагнитные излучения с другими длинами волн не воспринимаются человеком в виде света.

Световой луч, попадая на сетчатую оболочку глаза человека, последовательно проходит через роговицу глаза, диафрагму глаза и хрусталик. Веки, роговица глаза и слёзная жидкость выполняют функцию защиты глазного яб­лока от неблагоприятных факторов среды обитания, с помощью хрусталика осуществляется острота зрения (ближнее и дальнее зрение), а диафрагма ограниченно регулирует яркость.

В светотехнике различают четыре основных физических параметра: сила света (кандела), световой поток (люмен), освещенность (люкс) и яркость (нит). Два первых параметра являются характеристикой источников света, два других - характеристикой освещаемой поверхности.

Способность зрительного аппарата к различению контрастов называется контрастной чувствительностью, она тем выше, чем ярче фон, на котором происходит различение освещаемых предметов. Яркость может восприни­маться только до известного предела (5000 нт), при дальнейшем увеличении яркость оказывает слепящее воздействие.

Свойство глаза приспосабливаться к восприятию света при различных его яркостях называется адаптацией. Адаптация при переходе от больших ярко­стей к малым яркостям занимает более длительное время, чем от малых яркостей к большим. Час­тая адаптация вызывает зрительное утомление, снижение работоспособ­ности зрительного аппарата. Длительная работа в условиях частой переадап­тации зрения может привести к снижению остроты зрения. В процессе труда следует избегать резкой и частой смены яркостей во времени и наличия в поле зрения различающихся по яркости поверхностей. В этом смысле крайне негативное воздействие на остроту зрения оказывают длительные просмотры телепередач, особенно с резко изменяющимися яркостями в процессе про­смотра (реклама, клипы с использованием стробоскопов и других световых эффектов).

Для освещения рабочего места в помещении применяется специально орга­низованное освещение, которое может быть естественным через оконные проёмы, и искусственным электрическим освещением. Задачей расчёта осве­щения в первом случае является выбор площади оконных проёмов, а во вто­ром - суммарная электрическая мощность и количество источников света.

Качество освещения рабочей поверхности зависит от яркости фона, контраста фона с объектом различения, размера этого объекта, свойств осве­тительной установки. Расчётом осветительных установок занимается научная дисциплина светотехника.

Слуховой анализатор, восприятие звуков. Колебательные движения, передаваемые через воздух, воспринимаются органом слуха человека как специфическое ощущение - звук.

Комплекс беспорядочных звуков, различных по интенсивности и частоте, на­зывают - шумом.

Звук как физическое явление характеризуется звуковым давлением (паскаль, Па), интенсивностью (Вт/м²) и частотой (герц, Гц). Частота колебаний, вызы­вающих слуховое ощущение звука человеком, находится в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.

Звук как физиологическое явление характеризуется уровнем звука (фоны) и громкостью (соны).

Колебания звуковых частот могут восприниматься человеческим ухом только при определённой их интенсивности или звуковом давлении.

Пороговые значения звукового давления, при которых звук не воспринимается или звуковое ощущение переходит в болевое ощущение, называются соответственно порог слышимости ипорог болевого ощущения.

Порог слышимости характеризуется звуковым давлением Р₀ = 2^.10^-5 Па и интенсивностью звука I₀ = 10^-12 Вт/м².

Порог болевого ощущения (при частоте f = 1000 Гц) характеризуется звуковым давлением Р_б = 2×10¹ Па и интенсивностью звука 1 Вт/м².

Приведённые значения звуковых давлений и интенсивностей звука показывают, что человеческий слуховой аппарат воспринимает очень большой диа­пазон звуковых давлений или интенсивностей звука (соответственно 6 и 12 порядков). Такой большой диапазон восприятия объясняется тем, что слу­хо­вой аппарат реагирует не на абсолютное значение величин, а на эффект срав­нения с порогом слышимости, т.е. на отношение величин, характеризую­щих данный звук и порог слышимости: Р / Р₀ или I / I₀.

Своеобразное восприятие звука слуховым аппаратом человека послужило причиной тому, что в акустике оперируют не абсолютными величинами интенсивностей или звуковых давлений, а уровнями, имеющими логарифмиче­ские единицы измерения.

Уровень интенсивности звука может быть определён из соотношения:

L^’ = lg ,

где L^’ - уровень интенсивности звука, измеряемый в логарифмических едини­цах - белах. Бел (Б) - относительная величина, указывающая на логарифм отношения интенсивности звука к интенсивности, соответствующей порогу слышимости (названа в честь американского изобретателя телефона А.Г. Белла, 1847-1922);

I - интенсивность звука, Вт/м²;

I₀ - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, Вт/м².

В практике акустических измерений используют обычно величину в десять раз меньшую бела - децибел (1 дБ = 0,1 Б).

В этом случае уровень интенсивности звука можно определить из соотношения:

L = 10 lg I / I₀, дБ,

подставив в полученное выражение для L интенсивности, соответствующие болевому ощущению и порогу слышимости, получим уровень интенсивности звука, соответствующий болевому ощущению (при f = 1000 Гц) L_б = 120 дБ.

Принимая во внимание известное соотношение между интенсивностями звука и звуковыми давлениями

= ,

можно, используя предыдущую формулу, получить выражение для уровня зву­кового давления:

L = 20 lg , дБ.

Уровень интенсивности звука и уровень звукового давления измеряются в одних и тех же единицах, имеют одни и те же значения, поэтому являются равнозначными понятиями и имеют одно обозначение. Уровни интенсивности некоторых звуков и шумов приведены в табл. 1.25.

Таблица 1.25

Уровни интенсивности некоторых звуков и шумов

Источник шума	Уровень интенсивности, дБ	Частотная характеристика
Воздушный свисток локомотива, L = 4...5м	110...125	Высокочастотная
Визг, скрежет на кривых участках при движении вагонов, L = 3 м	100...113	Высокочастотная
Электродвигатели маломощные	85...100	Низкочастотная
Пишущая машинка: на столе, на мягкой подстилке	68...70	Среднечастотная Среднечастотная

Восприятие звуков существенно зависит от частоты колебаний. Звуки оди­наковые по уровню интенсивности, но разные по частоте, воспринимаются на слух неодинаково громкими. При изменении частоты значительно изменяются уровни интенсивности звука, определяющие порог слышимости. Зависимость восприятия звуков различного уровня интенсивности от час­тоты хорошо иллюстрируют так называемые кривые равной громкости (рис.1.21). Для оценки уровня восприятия звуков разной частоты введено понятие уровня громкости звука, т.е. условное приведение звуков разной частоты, но одинаковой громкости к одному уровню при частоте 1000 Гц.

Уровень громкости звука - уровень интенсивности (звукового давления) данного звука частотой 1000 Гц, равногромкого с ним на слух. Это означает, что каждой кривой равной громкости соответствует одно значение уровня громкости (от уровня громкости, равного 0, соответствующего порогу слы­шимости до уровня громкости, равного 120, соответствующего порогу боле­вого ощущения). Уровень громкости измеряется во внесистемной безразмер­ной единице - фон.

Оценка звукового восприятия с помощью уровня громкости, измеряемого в фонах, не даёт полного физиологического представления о действии звука на слуховой аппарат, т.к. увеличение уровня звука на 10 дБ создаёт ощущение увеличения громкости в два раза.

Рис. 1.21. Кривые равной громкости

Количественная связь между физиологическим ощущением громкости и уровнем громкости может быть получена из шкалы громкости. Шкала гром­кости легко образуется с учётом соотношения, что величина громкости в один сон соответствует уровнюгромкости в 40 фон (рис. 1.22).

Длительное воздействие шума высоких уровней интенсивности может влиять на снижение чувствительности слухового анализатора, а также вызывать расстройства нервной системы и оказывать влияние на другие функции орга­низма (нарушает сон, мешает выполнять напряжённую умственную работу), поэтому для разных помещений и различных видов работ устанавливаются различные допустимые уровни шума.

Шум, не превышающий уровень 30...35 дБ, не ощущается как утомитель­ный или заметный. Такой уровень шума является допустимым для читальных залов, больничных палат, жилых комнат ночью. Для конструкторских бюро, конторских помещений допускается уровень шума 50...60 дБ.

Рис. 1.22. Шкала громкости

Таблица 1.26

Допустимые уровни звукового давления для подвижного состава железнодорожного транспорта

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах частот, Гц	Эквива-лентные уровни, дБА
Кабины Машиниста
Помещения для персонала ваго­нов поездов дальнего следо­вания (рефрижерато-ров, электропоез­дов, вагонов- электростанций)
Межобластные вагоны и вагоны рестораны
Вагоны приго- родных поездов и электросекций кабины машини­стов электро- секций

Для производственных помещений, в которых снижение уровня шума свя­зано с большими техническими трудностями, приходится ориентироваться не только на утомляющее действие шума, но и на предотвращение развития про­фессиональной патологии.

Большинство исследователей склоняется к тому, что шум в пределах 80...85 дБ не вызывает при длительном воздействии профессиональной туго­ухости.

В табл. 1.26 приводятся допустимые уровни звукового давления для подвижного состава железнодорожного транспорта.

В последней колонке приводятся значения эквивалентных уровней звукового давления для всего диапазона звуковых частот, измеряемые некоторыми приборами, не имеющими узкополосных частотных фильтров, а также при аттестации рабочих мест по условиям труда для экономии средств на проведение измерений, и оцениваемые условными единицами дБА.

Осязание, кожный анализатор. Осязание - восприятие животными и человеком прикосновения, давления, растяжения через раздражение различных рецепторов кожи, слизистых оболо­чек и преобразование центральной нервной системой полученной информации в соответствующий вид чувствительности.

Кожа и прилегающие к ней нервные окончания образуют кожный анализа­тор, обладающий различными видами чувствительности: болевой чувствительности, вибраци­онной чувствительности, тактильной чувствительности (чувствительности прикосновения), термической, давления.

На коже человеческого тела имеются особо чувствительные точки, которые называют акупунктурными. Чувствительность этих точек, как правило, много выше чем остальных участков кожи; эти точки имеют более сильную и специ­фическую связь с центральной нервной системой человека /22/.

Болевая чувствительность проявляется, как правило, в виде реакции орга­низма на превышение возможных диапазонов чувствительности: высокой или низкой температуры, высокого давления, большой величины электрического тока прикосновения. Наивысшей реакцией нервной системы на боль является так называемый «болевой шок», в результате которого может остановится процесс дыхания или прекратиться процесс сердечной деятельности, т.е. наступить клиническая смерть.

По данным /3/ порог ощущения тактильного анализатора и порог боле­вого ощущения соответственно составляют:

n для кончиков пальцев руки 3 г/мм² и 300 г/мм²;

n для кожи живота 26 г/мм² и 200 г/мм².

Термический или температурный анализатор имеет пределы чувствительно­сти обычно от +10⁰С до +70⁰С, при превышении верхнего предела обычно на­ступает болевой эффект, сопутствующий ожогу. При понижении температуры ниже нижнего предела человек ощущает охлаждение трудно различимое по величине температуры охлаждения. Особенностью охлаждения является от­сутствие порога болевого ощущения. Одним из ранних при­знаков охлаждения, характеризующим сосудистую реакцию на холодовое раздражение, является изменение температуры кожи. Уже в первые минуты охлаждения значительно снижается температура кожи открытых для холодо­вого воздействия участков тела. В то же время температура кожи закрытых участков тела благодаря рефлекторному расширению сосудов даже несколько повышается. Охлаждение вызывает нарушение рефлекторной деятельности, ослабление и даже полное исчезновение рефлексов, снижение тактильной и других видов чувствительности.

Колебания, распространяющиеся через плотные среды, воспринимаются кожным анализатором человека и оцениваются как вибрация.

Человек воспринимает вибрацию, находясь в любых видах транспорта, пользуясь ручным электроинструментом и т.п.

Вибрацию обычно классифицируют по способу передачи воздействия на человека:

n общая вибрация передаётся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

n локальная вибрация передаётся через руки человека.

По временной характеристике различаются:

n постоянная вибрация, для которой спектральный или корректированный по частоте контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не бо­лее чем в 2 раза (на 6 дБ);

n непостоянная вибрация, для которой указанные параметры за время наблю­дения изменяются более чем в 2 раза (на 6 дБ).

Вибрация, передающаяся на организм человека, вне зависимости от места контакта распространяется по всему телу. Этому способствует передача меха­нических колебаний костной системой. По мере удаления от места приложе­ния колебаний интенсивность их ослабевает. Однако при определённых час­тотах колебаний интенсивность вибрации может возрастать на отдельных уча­стках тела вследствие резонансных явлений, обусловленных наличием опре­делённой собственной частоты колебаний разных частей тела. Колебания го­ловы тела человека, стоящего на вибрирующем основании, значительно воз­растают на частотах от 4 до 8 Гц и в диапазоне 20...32 Гц.

Характер изменений, происходящих под влиянием локальной вибрации, за­висит от спектрального состава колебаний. Преобладание высокочастотных составляющих колебаний приводит к развитию сосудистых нарушений, а также местных расстройств кожной чувствительности при незначительных изменениях в мышечной системе. Преобладание низкочастотных колебаний приводит к микротравматизации нервной периферической системы, костно-суставной патологии, изменениям в мышечной ткани при отсутствии или сла­бой выраженности сосудистых нарушений.

Человек воспринимает вибрацию любым участком тела с помощью вибро­рецепторов. Наиболее высокой вибрационной чувствительностью обладает кожа ладонной поверхности концевых фаланг пальцев. Наибольшая чувстви­тельность наблюдается к вибрации с частотами 100...250 Гц.

Нормируемый диапазон частот в установлен:

n для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31; 5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

n для общей вибрации в виде октавных и 1/3 октавных полос со средне­геометрическими частотами «0,8; 1,0; 1,25;» «1,6; 2,0; 2,5;» «3,15; 4,0; 5,0;» «6,3; 8,0; 10,0;» «12,5; 16; 20;» «25; 31,5; 40;» «50; 63; 80» Гц.

Показатели вибрационной нагрузки формируются из следующих параметров:

n виброускорения (виброскорости);

n диапазона частот;

n продолжительности воздействия вибрации.

В качестве нормируемых контролируемых показателей используются сред­ние квадратические значения виброускорения а или виброскорости V, а также их логарифмические уровни в децибелах.

Логарифмические уровни виброускорения (L_а), дБ определя-ют по формуле:

L_а = 20 lg ,

где а - среднее квадратическое значение виброускорения, м/с²;

10^-6 - опорное виброускорение, пороговое значение виброускорения, при котором человек ощущает его как вибрацию, м/с².

Логарифмические уровни виброскорости (L_v), дБ определя-ют по формуле:

L_v = 20 lg ,

где V - среднее квадратическое значение виброскорости, м/с;

5 ^.10^-8 - опорная виброскорость, пороговое значение виброскорости, при которой человек ощущает её как вибрацию, м/с.

Специфической формой восприятия является восприятие электромагнит­ного поля (электрического тока и напряжения прикосновения) через осязание /22,23,24/, возникающее в результате случайного прикосновения человека к то­коведущим частям. Здесь под термином случайное прикосновение понимается любая ситуация, возникающая при контакте живой ткани и частей электроус­тановки, находящимися под напряжением, в результате ли случайных повре­ждений изоляции электрических установок или случайных прикосновений че­ловека к открытым токоведущим частям.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от следующих основных факторов:

n рода и величины напряжения прикосновения и тока через тело человека;

n частоты электрического тока;

n пути протекания тока через тело человека;

n продолжительности воздействия электрического тока на организм человека;

n условий внешней среды.

При напряжениях прикосновения выше 0,6...1 кВ электромагнитное поле электроустановки пробивает в теле человека узкий токоведу­щий канал, по которому протекает, практически, весь ток, возникающий в этом случае. Высокая плотность и величина тока (до нескольких ампер) вы­зывают электролитическое и тепловое разрушение живых тка­ней человеческого организма в месте протекания тока.

При напряжениях прикосновения ниже 600 В электрический ток проте­кает по всем тканям человеческого тела, распределяясь обратно пропорцио­нально удельным электрическим сопротивлениям отдельных тканей орга­низма. Наименьшее удельное сопротивление имеют нервные ткани (около 50 Ом м), наибольшее удельное сопротивление - костная ткань (около 200 Ом м). При этом человек ощущает специфическое раздражающее действие электри­ческого тока или болевое ощущение.

Разное физиологическое воздействие электрического тока на организм чело­века в указанных случаях послужило разделением их в отношении мер безо­пасности на электроустановки до 1 кВ и выше 1 кВ.

Как уже указывалось, в человеческом организме управление всеми физиоло­гическими процессами осуществляется с помощью центральной нервной сис­темы, носителем информации в которой являются биотоки мозга, т.е. система управления является электрической, а проводником биотоков являются нерв­ные ткани.

При воздействии на тело человека переменного тока промышленной час­тоты различают несколько порогов воздействия тока на организм человека:

n порог ощущения тока (около 1 мА);

n порог отпускания (около 6 мА);

n порог неотпускания (около 22 мА);

n порог фибрилляции сердца.

Специфическое ощущение от протекания переменного электрического тока фалангами пальцев рук начинается от 0,6 мА; при 1 мА 99,9% людей начи­нают ощущать протекание тока.

Переменный ток промышленной частоты, протекая по нервным тканям, по­глощает управляющие биотоки мозга (до 30 мкА), что приводит к возникно­вению эффекта «приковывания» жертвы к месту прикосновения, когда человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части, несмотря на реф­лекторный и целенаправленный посыл управляющих биотоков к скованным частям тела.

Порог отпускания соответствует величине тока, когда ещё 100% людей мо­гут самостоятельно оторваться от токоведущих частей, а порог неотпускания, когда 100% людей не могут самостоятельно оторваться от токоведущих час­тей.

Порог фибрилляции сердца наступает в том случае, когда протекающий по телу ток промышленной частоты поглощает биотоки, участвующие в управле­нии циклом работы сердца (кардиоцикла); сердце перестаёт получать координированные биотоки (биопотенциалы), управляющие работой сердца; наступают не­координированные сокращения сердечных мышц, в конечном итоге приводя­щие к остановке сердца. Величина протекающего по телу человека тока, при котором возможно наступление фибрилляции сердца, существенно зависит от ряда факторов: продолжительности воздействия тока, момента наступления прикосновения, рода и частоты переменного тока.

Протекание по телу человека постоянного тока вызывает болевое ощущение в месте прикосновения и в суставах конечностей, как правило, исход от воз­действия постоянного тока ограничивается ожогами или болевым шоком, ко­торый в тяжёлых случаях может вызвать остановку дыхания или сердца.

Обоняние, вкус. При помощи рецепторов обоняния человек воспринимает запахи. Ощущение запаха возникает при взаимодействии частиц вещества со слизистой оболоч­кой обонятельной области носовых раковин и возбуждают обонятельные клетки нервных окончаний. Нервные окончания обонятельной области пред­ставляют собой нервные отростки (реснички), включающие около 60 млн. обонятельных клеток и занимающие площадь около 5 см² , однако поверх­ность соприкосновения с пахнущими веществами составляет 5...7 м².

По данным физиологических исследований обонятельный рецептор яв­ляется очень тонким чувством. Содержание некоторых веществ в воздухе вос­принимаются с помощью обоняния даже тогда, когда химические и спек­тральные анализы их не обнаруживают.

Высокая чувствительность обонятельного анализатора может служить сиг­налом об опасности газовоздушной смеси для дыхания.

Дыхание одна из важнейших физиологических функций человека, обеспечи­вающее жизнедеятельность организма за счёт обогащения кровеносной сис­темы кислородом воздуха.

В покое число дыхательных движений в минуту колеблется в пределах 12...24, а объём лёгочной вентиляции – в пределах 4...10 л, чаще 6...8 л. При выполнении физической ра­боты объём вентиляции лёгких возрастает в несколько раз и может быть уве­личен до 100...150 л/мин за счёт учащения дыхания и главным образом уве­личения глубины вдоха.

Обоняние, в некоторых случаях, информирует и защищает от возможного проникновения в организм вредных веществ в виде газов, аэрозо­лей, паров и дыма вместе с воздушной смесью.

Вкусовой анализатор служит для распознавания веществ в процессе приёма пищи. Распространена четырёхкомпонентная теория вкуса, согласно которой существуют четыре вида элементарных вкусовых ощущений: сладкого, горь­кого, кислого и солёного. Все остальные вкусовые ощущения представляют их комбинации.

Под влиянием практической деятельности с использованием вкусового и обонятельного анализаторов их чувствительность может быть су­щественно развита.

Опасное и вредное воздействие электромагнитного поля на живые организмы и человека. В конце XIX столетия были открыты и исследованы свойства невидимых электромагнитных волн, способных распространяться на огромные расстояния, проникать сквозь преграды без существенного ослабления. Свойства электромагнитного поля стали широко использоваться в электрических приборах, для целей электросвязи, для передачи электрической энергии на большие расстояния с помощью линий электропередачи (ЛЭП), для перемещения электрических транспортных средств.

ЭМП, применяемое для целей радиосвязи, телевидения, радиолокации, радионавигации, радиотелеуправления, иногда называют радиоволнами, так как слово «радио» происходит от слова радиация, что означает излучение.

Обобщая обширный опытный материал, собранный естествоиспыта-телями, английский физик Д.Максвелл создал в 60-х годах XIX столетия теорию ЭМП, установившую общую природу световых и электромагнитных волн и законы их распространения.

В дальнейшем были изучены другие виды излучения: ультрафиолетовое, инфракрасное, рентгеновское, излучения при распаде радиоактивных веществ и др.

Исследования показали, что, несмотря на различия между всеми этими видами излучения, все они имеют электромагнитную природу и обладают в той или иной степени свойствами электромагнитного поля, а особенности их физических проявлений определяются различием в длине волны.

В 1886 - 88 гг. Г. Герц экспериментально подтвердил основные выводы теории Д. Максвелла, показав, что законы распространения, отражения и преломления волн аналогичны законам распространения света.

При создании электромагнитной теории света Д. Максвелл сразу же столкнулся с трудностью физического представления материи ЭМП. Все известные до того времени волнообразные движения материи объяснялись механическими движениями и упругими взаимодействиями частиц тех сред, в которых они происходят. Например, распространение волн на поверхности воды объясняется действием сил внутреннего трения и поверхностного натяжения воды, распространение звука - упругими деформациями в среде или колебаниями молекул газа, а в вакууме распространение этих колебаний невозможно.

Д. Максвелл предположил, что все мировое пространство заполнено каким-то неощутимым видом материи, названной им эфиром, а распространение ЭМП, в том числе и света, объясняется колебаниями частиц эфира.

Это движение или смещение частиц эфира было названо током смещения.

Действительно, если в вакуумный сосуд поместить две пластины и соединить их с источником переменной электродвижущей силы (ЭДС), то на помещенную поблизости магнитную стрелку будет действовать переменное магнитное поле так, как это происходило бы, если в пространстве между электродами протекал по проводу реальный электронный поток, который принято называть конвекционным током.

Несмотря на то, что с количественной стороны опыт дает полное совпадение с теорией, объяснение качественной стороны явлений такой механической моделью оказалось необоснованным.

Все дальнейшие попытки физиков посредством самых тонких и остроумных экспериментов обнаружить эфир и выявить его свойства не только ничего не дали, но и показали, что, если предположить существование эфира, нельзя объяснить многие физические явления. Поэтому в настоящее время считают это понятие лишенным какого-либо реального физического смысла.

Вместе с тем экспериментальная физика накапливала все новые и новые данные о свойствах электромагнитных волн. Было обнаружено и измерено давление света (А.Г. Столетов), было доказано, что частица, излучающая электромагнитные волны, теряет часть своей массы, излучение элементарных ядерных частиц и их реакций показало, что при некоторых условиях могут происходить превращения частиц в электромагнитное излучение и, наоборот, возможно наблюдать переход электромагнитного излучения в электрически заряженные частицы. Было открыто, что электроны, с одной стороны, ведут себя как элементарные частицы материи, а с другой стороны, они обладают и некоторыми свойствами ЭМП, например, способностью к дифракции, т.е. огибанию препятствий. В свою очередь, некоторое электромагнитное излучение обладает корпускулярными (прерывными) свойствами, т.е. свойствами потока мельчайших частиц. Эти достижения в физических исследованиях привели к выводу, что ЭМП представляет собой особую форму движущейся материи.

Теория ЭМП Д. Максвелла, за исключением гипотезы об эфире, правильно отражает объективную физическую реальность, являясь обобщением основных законов ЭМП, установленных опытным путём.

Важным выводом теории ЭМП является вывод о том, что переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, а закон электромагнитной индукции устанавливает обратную зависимость, следовательно, переменные электрические и магнитные поля всегда существуют совместно и связаны друг с другом определенной количественной зависимостью. Переменное электрическое поле создает переменное магнитное поле, а переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле.

Естественное электрическое поле земли напоминает поле в сферическом конденсаторе /1/: земля обладает довольно значительным отрицательным электрическим зарядом, а равный ему положительный находится в ионосфере на высоте порядка десятка километров. Этим объясняется, что на высотах 10-20 км электрическое поле практически равно нулю.

У поверхности земли величина напряженности электрического поля составляет E @ 130 В/м, магнитного поля Н @ 24…40 А/м.

В аналитическом обзоре /2/ указывается на интервал возможной величины напряженности электрического поля Земли в пределах 120 - 150 В/м, а также на некоторое увеличение напряженности электрического поля в предгрозовой и грозовой периоды. По данным /42/ амплитуда напряжённости магнитного поля во время магнитных бурь, продолжающихся от нескольких минут до нескольких суток, может возрастать в тысячи, а иногда в десятки тысяч раз.

В данном случае имеется в виду электрическое поле постоянных зарядов с положительным зарядом в ионосфере и отрицательным в земле. Физиологическое воздействие его на живой организм нельзя сравнивать с переменным электрическим полем, например, линий электропередачи промышленной частоты из-за разницы физических и физиологических процессов при воздействиях, вызываемых тем или другим электрическим полем на живую клетку и ткани организма.

Естественное постоянное магнитное поле земли может быть оценено величиной магнитной индукции, которая составляет:

B» 10^-4, тесл (100 мкТл).

Для пересчёта величины магнитной индукции В (тесла) и напряженности магнитного поля Н (А/м) целесообразно иметь в виду соотношение:

В = m₀ m Н или В = 4p ^.10^-7 m Н, Тл,

где m - магнитная проницаемость среды, в воздухе m» 1,

m₀ - магнитная постоянная 4 p ^.10^-7 Гн/м.

Излучение ЭМП может происходить вследствие изменения уровня энергии электронов при переходе их с одной электронной оболочки атома на другую при различных ядерных реакциях или при взаимодействии различных элементарных частиц. Такое электромагнитное поле часто называют «жёстким», т.к. колебания происходят с чрезвычайно высокой частотой и быстро затухают в пространстве.

Излучение ЭМП может быть вызвано свободными электронами, двигающимися с ускорением. Работа, затрачиваемая на их ускорение, частично преобразуется в энергию ЭМП. Такой вид излучения осуществляется при присоединении каких-либо проводников к зажимам источника переменной ЭДС, под действием которой свободные электроны проводника начинают совершать колебательные движения, создавая ЭМП в окружающем пространстве.Такой проводник, преобразующий энергию источника переменной ЭДС в энергию ЭМП, называется антенной.

В качестве антенн могут служить специальные устройства направленного и ненаправленного излучения ЭМП, применяемые для целей электросвязи, но это могут быть и ЛЭП, и тяговые сети электрического транспорта, в устройствах которых ЭМП, как правило, промышленной частоты 50 Гц, излучается в окружающее пространство не преднамеренно.

Теория Д. Максвелла позволила установить, что скорость распространения электромагнитных волн в какой-либо среде определяется зависимостью:

,

где c - скорость света в вакууме, м/с,

e - диэлектрическая проницаемость среды,

m - магнитная проницаемость среды.

Для воздуха e» m» 1 и скорость распространения электромагнитных волн v близка к скорости света:

v» c» 3. 10⁸, м/с.

Если колебания электронов в антенне создаются источником с периодически изменяющейся ЭДС с периодом Т и в некоторый момент t₀ мгновенное значение ЭМП у антенны имело максимальную величину, то такую же величину оно будет иметь, спустя время Т. За это время существовавшее в начальный момент у антенны ЭМП переместится на расстояние

l = v Т.

Минимальное расстояние между двумя точками пространства, поле в которых имеет одинаковую фазу, называется длиной волны. Как следует из этого выражения длина волны l зависит от скорости распространения и периода колебаний электронов в антенне. Так как частота тока f = 1/Т, то длина волны

.

Длина волны существенно зависит от частоты переменного ЭМП, например, для промышленной частоты f = 50 Гц длина волны составляет l = 6 000 000 м, а для частот радиосвязи f = 300 МГц соответственно l = 1 м.

Электромагнитные волны ЭМП представляют собой волны поперечного типа: в любой момент времени и в любой точке направления действия магнитного и электрического полей (векторы напряженности магнитного и электрического полей: Н и Е) перпендикулярны направлению распространения волны, при этом направление электрического поля всегда перпендикулярно направлению магнитного поля (рис. 1.23).

В зависимости от частоты волны ЭМП обладают некоторыми характерными особенностями, в зависимости от которых их подразделяют:

n на низкочастотные (0... 10 000 Гц),

n диапазона радиосвязи (10 кГц - 300 ГГц),

n оптического диапазона (300 ГГц - 300 ПГц),

n ионизирующие (300 ПГц - 30 000 ЭГц).

Таким образом, длина волн ЭМП может изменяться от нескольких километров до долей пикометра (10^-12 м).

Условия распространения электромагнитных волн в окружающем воздушном пространстве существенно различаются в зависимости от длины волны. В электросвязи волны ЭМП (рис.1.24) условно разделяют на волны, распространяющиеся вдоль земной поверхности (так называемый земной луч), и волны, излучаемые под некоторым углом к горизонту (так называемый пространственный луч).

Рис.1.23. Структура волн ЭМП

Земной луч ЭМП, проходя вдоль поверхности земли, наводит в ней переменные токи, протекание которых встречает тем большее сопротивление, чем выше частота переменного поля, поэтому поглощение энергии ЭМП возрастает с ростом частоты.

Пространственный луч попадает в верхние слои атмосферы - ионосферу. Под действием ЭМП свободные заряды ионосферы начинают совершать упорядоченное колебательное движение, что приводит к возникновению дополнительного излучения, часть которого возвращается на землю на большом расстоянии от источника излучения ЭМП. Энергия падающей на ионосферу волны только частично переходит в энергию отражённой волны, часть её превращается в тепловую и поглощается атмосферой, причём доля поглощенной энергии увеличивается с уменьшением частоты или увеличением длины волны. ЭМП с длиной волны более 3000 м (частота до 100 кГц) называют длинными волнами, поглощение их в земной поверхности мало, а в ионосфере велико. В этом случае с помощью земного луча можно осуществлять связь на расстояния в несколько тысяч километров.

Рис.1.24. Распространение электромагнитных волн ЭМП

электросвязи в окружающем пространстве земли

ЭМП с длиной волны от 3000 м до 200 м (частота от 100 кГц до 1,5 МГц) называют средними волнами, поглощение их в земной поверхности возрастает, но появляется достаточно интенсивная составляющая ЭМП, отражённая от ионосферы, за счёт которой дальность связи также может достигать нескольких тысяч километров.

ЭМП коротковолнового диапазона, к которому принято относить длины волн от 200 до 10 м (частота от 1,5 до 30 МГц), поглощаются в земле столь интенсивно, что, практически, связь за счёт земного луча становится невозможной на расстояниях свыше нескольких десятков километров, но связь может осуществляться на земной поверхности на любые расстояния с помощью отражённого от ионосферы коротковолнового луча ЭМП.

ЭМП с более короткими длинами волн (менее 10 м) получили название ультракоротких (метровые волны с длиной волны от 10 м до 1 м, чему соответствуют частоты от 30 до 300 МГц, дециметровые - от 1 м до 0,1 м, чему соответствуют частоты от 300 до 3000 МГц, сантиметровые - от 10 до 1 см, чему соответствуют частоты от 3 до 30 ГГц, миллиметровые - от 10 до 1 мм, чему соответствуют частоты от 30 до 300 ГГц).

Ультракороткие волны ЭМП не обладают способностью огибать земную поверхность, поэтому связь с их помощью может практически осуществляться только в пределах зоны прямой видимости. Ультракороткие волны находят широкое применение в устройствах слежения и радиолокации, телевидения, линий телеуправления и в других специальных устройствах электрической связи.

Электроустановками (ЭУ) называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

ЭУ условно можно подразделить на электроустановки:

трехфазного переменного тока промышленной частоты,

однофазного переменного тока промышленной частоты,

постоянного тока,

специальные установки.

По условиям электробезопасности ЭУ разделяются по действующему значению напряжения на:

электроустановки до 1 кВ,

электроустановки выше 1 кВ.

Электрической сетью называется совокупность ЭУ для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных (ВЛ) и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Приёмником электрической энергии (электроприёмником ЭП) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Потребителем электрической энергии называется электроприёмник или группа электроприёмников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. ЭУ, включающие электрические сети и ЭП, являются источниками ЭМП.

По роду тока электроустановки подразделяются:

на установки постоянного тока,

установки переменного тока.

По способу выполнения электрических сетей ЭУ переменного тока подразделяются:

до 1 кВ

трехфазные четырёхпроводные с глухозаземленной нейтралью,

трёхфазные трёхпроводные с изолированной нейтралью,

выше 1 кВ

трёхфазные трёхпроводные с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),

трехфазные с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),

специальные, включая тяговые сети постоянного и однофазного переменного тока, до и выше 1 кВ.

ЭМП ЛЭП и открытых распределительных устройств (ОРУ) электроустановок существенно зависит от способа выполнения сетей и, в частности, от него зависит соотношение напряженности электрического и магнитного полей в пространстве, окружающем ЛЭП.

Промышленные ЭУ создают вокруг себя ЭМП, вредное воздействие на человека которых определяется следующими основными факторами:

- продолжительностью воздействия,

- расстоянием или размером санитарно-защитной зоны между источником ЭМП и местом расположения человека,

- величиной напряжения ЭУ,

- геометрическим расположением токоведущих проводников в пространстве над поверхностью земли,

- родом тока (постоянного или переменного), частотой переменного тока, величиной тока (передаваемой энергиии), протекающего по проводникам ЭУ,

- магнитной и диэлектрической проницаемостью среды.

Длительное воздействие ЭМП на человека может вызвать повышенную утомляемость, появление сердечных болей, нарушение функций центральной нервной и эндокринной систем, однако в начале 60-х годов в исследованиях учёных стали появляться значительно более тревожные сведения. Так, в одной из первых работ в США в этой области была установлена связь между развитием лейкоза у детей в штате Колорадо и воздействием ЭМП сетей промышленной частоты.

Вслед за этим появилась информация об аналогичных исследованиях, проведённых в Швеции с 1958-го по 1973 год для населения в возрасте до 18 лет. Измерения ЭМП проводились для построек, расположенных в пределах 150 м вокруг подстанций, трансформаторов, электрических линий железных дорог и ЛЭП. Вокруг 48 жилых домов индукция переменного ЭМП составляла более 0,3 мкТ и именно в этой группе жителей опухоли и лейкозы встречались в два раза чаще. Позднее с целью проверки гипотезы о возможном развитии опухолей у людей, проживающих вблизи воздушных ЛЭП, в Швеции была проведена большая эпидемиологическая работа, которая закончилась в 1992 году. Под наблюдением находились до 500 тысяч человек, проживающих от одного до 25 лет в 800-метровых коридорах вдоль трасс ЛЭП 200 кВ и 400 кВ. Тщательная статистическая обработка данных показала, что существует корреляция между развитием рака, в особенности детской лейкемии, и воздействием полей ЛЭП. При повышении индукции магнитного поля выше 0,1 мкТ риск заболевания возрастает почти в четыре раза.

В Дании было обследовано 1707 детей до 16 лет, проживающих вблизи ЭП, у которых развились опухоли мозга, злокачественная лимфома и лейкемия. Устойчивая корреляция между развитием опухоли у детей и их проживанием вблизи ЛЭП была установлена при средних значениях индукции ЭМП промышленной частоты 0,3 - 0,4 мкТ и выше, менее выраженная связь наблюдается и при значениях индукции от 0,1 мкТ.

В Финляндии была обследована группа из 134 800 детей в возрасте до 19 лет, проживающих на расстоянии 500 м от воздушных ЛЭП 110 - 400 кВ. Статистически значимая «избыточность» числа опухолей мозга была отмечена у мальчиков, которые подвергались воздействию магнитного поля с индукцией выше 0,2 мкТ.

Учёные из университета штата Северная Каролина обследовали большое число пациенток, имеющих контакт с электромагнитным излучением, и пришли к выводу, что воздействие полей увеличивает риск развития рака молочной железы.

В США в 1991 году были опубликованы данные о повышенном риске заболевания лейкозом для детей, которые регулярно пользовались видеоиграми, электрическими одеялами или другими видами электрообогревателей.

В нашей стране, к сожалению, не установлены полные гигиенические нормативы для пребывания в зоне действия ЭМП для различных категорий населения.

Существующие нормативы в основном предназначены для обслуживающего персонала ЭУ промышленной частоты, а контролируются, как правило, только по одному показателю - напряженности электрического поля: 5 кВ/м в течение 8-часового рабочего дня, 10 кВ/м в течение трёх часов в день, 20 кВ/м и выше до 10 минут в день (нормирование параметров ЭМП изложено ниже).

Таблица 1.27

Показатели действия магнитного поля на живые ткани и

некоторые его уровни в природе

Физические механизмы действия на человека, источники и биологические уровни магнитного поля	Напряженность, кА/м	Индукция, мТ
Нарушение пространственной ориентации биомолекул Магнитогидротормозной эффект Изменение электропроводности воды Магнитные эффекты в химических реакциях Увеличение вязкости воды ПДУ при 8-ми часовом рабочем дне для постоянного магнитного поля Курская магнитная аномалия Геомагнитное поле земли	8-80     0,16 0,025-0,1	1 000       10-100 13,8     0,2 0,0314-0,13

Многие специалисты склоняются к принятию в качестве безопасных норм для людей, постоянно пребывающих вблизи ЛЭП переменного тока промышленной частоты, уровня напряжённости электрического поля до 0,5 кВ/м, а индукции переменного магнитного поля до 0,1 мкТ. По данным К.Р. Малаяна параметры ЭМП постоянного тока, при которых начинают действовать те или иные механизмы в клетках и организме человека, приведены в табл.1.27.

Нормативной базой России, оставшейся, в основном, от Советского Союза, являются существующие параллельно стандарты, в том числе стандарты по безопасности труда и санитарные нормы и правила.

Западные стандарты основываются главным образом на тепловом воздействии ЭМП при наличии ограничений на другие эффекты (микрошоки, судорожные сокращения мышц и др.), что позволило построить для них модель взаимодействия человека с ЭМП и выполнить нормирование во всём диапазоне частот ЭМП от статического поля и переменного поля с частотой единицы герц до миллиметровых волн (300 ГГц) без разрывов на границах поддиапазонов.

Исключение составляет шведский стандарт MPR-II 1990:8, отличающийся очень жёстким нормированием ПДУ ЭМП для диапазона частот 5 Гц...2 кГц: ПДУ напряжённости электрического поля составляет всего 25 В/м, ПДУ индукции магнитного поля 0,25 мкТ или напряжённости 0,2 А/м, а для диапазона частот 2...400 кГц: ПДУ Е £ 2,2 В/м, ПДУ В £ 0,025 мкТ или Н £ 0,02 А/м.

В России нормы на воздействие ЭМП, разработанные ещё в СССР, не перекрывают весь диапазон частот и имеют ступенчатый характер.

Введённые в 2001 году в России Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (ПОТ РМ – 016 – 2001) сделали новый шаг вперёд в области нормирования ЭМП для электроустановок промышленной частоты, впервые в правилах по охране труда при эксплуатации электроустановок зафиксированы нормы допустимых уровней вредного воздействия ЭМП на работающих (см. табл. 1.28).

Различаются виды воздействия ЭМП на человека:

прямое воздействие поля (общее или локальное),

косвенное воздействие.

Косвенное воздействие может происходить при касании предметов, находящихся в поле, на которые могут наводится заряды (потенциалы) в соответствии с законами электростатической или электромагнитной индукции.

Во многих нормативных документах различаются контролируемые зоны, на которые они распространяются:

- производственная среда (производственные участки) - контролируемая зона (зона 1);

- жилые помещения, территория жилой застройки - неконтролируемые зоны (зона 2);

- специальные зоны (зоны морских судов, шахт, расположения радиолокационных антенн, линий электропередачи и т.п.).

Специфические, наиболее жёсткие, требования предъявляются к ЭМП при работе с видеодисплеями, при воздействии ЭМП на медицинский персонал и пациентов при основном или побочном воздействии, а также на лиц с имплантатами, чувствительными к действию ЭМП (особенно стимуляторами сердечной деятельности).

Предельно допустимые уровни (ПДУ) нормируемых параметров существенно различаются в нормативных документах и определяются рядом причин:

- различными критериями оценки вредности;

- принятыми коэффициентами запаса (от 3 до 100);

- различиями в результатах исследований;

- характером контролируемой зоны /13/.

На выбор величин ПДУ оказывает влияние статус нормативных документов. Например, в США стандарты на действие ЭМП носят не обязательный, а рекомендательный характер и подразумевают консенсус заинтересованных лиц, в других странах регламентируется обязательность соблюдения норм и стандартов.

При прямом воздействии в качестве нормируемых параметров принимаются:

- напряженность невозмущенного однородного электрического поля E (В/м или кВ/м);

- напряженность магнитного поля Н (А/м) или магнитная индукция В (Т);

- плотность мощности излучения (потока мощности) S (Вт/м²);

- экспозиционная энергетическая доза Ds (Дж/м²);

- доза квадрата напряженности электрического поля De (В²с/м²);

- доза квадрата напряженности магнитного поля Dн (А²с/м²);

- удельная поглощенная энергия SA (Дж/кг);

- удельная поглощенная мощность SAR (Вт/кг).

В некоторых документах (ст. СЭВ 5801-86) дозу квадрата напряженности электрического и магнитного полей называют энергетической нагрузкой (ЭН), а в качестве единиц измерения используют соответственно единицы: В²ч/м² и А²ч/м².

В качестве нормируемых величин переменного ЭМП могут приниматься различные значения величин:

- амплитудные (пиковые);

- эффективные или среднеквадратичные значения, осредненные на определенном временном отрезке.

Косвенным воздействием называют воздействие на человека ЭМП, возникающего на предметах в соответствии с законами электростатической и электромагнитной индукции.

Напряженность электрического и магнитного полей, а также зависимость значения магнитной индукции В от Н рассматривались нами выше, поэтому рассмотрим более подробно сущность других нормируемых показателей.

Плотность мощности излучения - характеризует плотность потока мощности высокочастотного излучения в точке пространства, подверженного воздействию ЭМП, обозначается S, единицы измерения Вт/м², в некоторой нормативной литературе эта величина имеет термин «плотность потока энергии», что уместно при жёсткой связи мощности излучения с его продолжительностью.

Плотность мощности излучения связана с напряженностью магнитного Н и электрического Е полей соотношением

S = 377 Н² = Е² / 377.

Экспозиционная энергетическая доза (энергетическая нагрузка) - плотность проникающей энергии ЭМП, обозначается Ds, единицы измерения Дж/м².

Доза квадрата напряженности электрического и магнитного поля представляет собой интегральный показатель квадрата напряженности электрического De или магнитного Dн поля за определенный промежуток времени:

Дж/м². , В²с/м². , А²с/м².

Таблица 1.28

Основные нормируемые параметры ЭМП - предельно допустимые уровни

Род тока и частота источника ЭМП	Пара-метры ЭМП	Напряжённость электрического поля, В/м	Напряжённость магнитного поля, А/м	Индукция магнитного поля, мкТ	Плот-ность потока мощ-ности, Вт/м2
Электроста-тические поля, постоянный ток	Е, Н			-	-
Перемен-ный ток, 50 Гц	Е, Н	(персонал ЭУ) (население) INIRS для персонала ЭУ: (рабочий день) (кратковрем.) INIRS для населения: 5000 (24 часа) (неск. часов)	ПОТ РМ (локальное): 800 – 8 час, 1600 – 4 час, 3200 – 2 час, 6400 £ 1 час. (общее): 80 – 8 час, 400 – 4 час, 800 – 2 час, 1600 £ 1 час.	ПОТ РМ (локальное): 1000 – 8 час, 2000 – 4 час, 4000 – 2 час, 8000 £ 1 час. (общее): 100 – 8 час, 500 – 4 час, 1000 – 2 час, 2000 £ 1 час.	-

Продолжение табл. 1.28