1. Общая характеристика взаимоотношений Человека и Природы, их эволюция после начала «промышленной революции» (1750-2000 г)

Вид материала

Документы

Содержание Нетепловые (информационные) эффекты. 69. Гигиеническое нормирование параметров ЭМП для населения Электрические поля промышленной частоты (50 Гц). 70. Защитные мероприятия Медицинско-профилактические и лечебные мероприятия Электрическое поле прямолинейного провода конечной длины, расположенного в воздухе. Магнитное поле прямолинейного провода конечной длины, расположенного в воздухе. Электрическое поле двухпроводной линии, расположенной в воздухе. Е = √Er+Ea при r >>d. Поле элементарного электриче­ского излучателя (электрического ди­поля). Поле элементарного магнитного излучателя (рамки с током). Поле радиопередающей станции в дальней зоне. Электромагнитное экранирование Экранирование электромагнитного поля. Негерметичные экраны.

Подобный материал:

• Итоги развития советской психологии в предвоенные годы (в конце 30-х гг.) 13 Общая, 1927.8kb.
• Эрик хобсбаум. Век революции. Европа 1789-1848, 5544.43kb.
• Философские аспекты взаимоотношений человека и природы в условиях глобального экологического, 317.37kb.
• 1 Экологическая доктрина Российской Федерации, 739.58kb.
• Экологическая доктрина российской федерации, 271.42kb.
• Власть и мусульмане среднего поволжья: эволюция взаимоотношений. 1945 2000, 896.56kb.
• Преподаватель Титов Владимир Николаевич, 65.81kb.
• Колониальная политика Англии после буржуазной революции, 66.65kb.
• А. В. Чудинов 200 лет Великой французской революции, 301.1kb.
• Общая характеристика работы актуальность темы исследования, 1181.69kb.

Нетепловые (информационные) эффекты. Последствия данных эффектов весьма разноречивы. Приведем лишь те, которые встречаются во многих независимых исследованиях.

1. Изменение ионной проницаемости клеточных мембран под действием слабоинтенсивных ЭМП, что связывается с раковыми за­болеваниями, в частности с лейкемией (раком крови) (табл. 12.2).

На рис. 12.5 приведена зависимость риска заболевания лейке­мией от расстояния до телевышки (график отражает результаты 12-летнего обследования населения, проживающего в Бирминге­ме (Великобритания) вблизи телевышки высотой 240 м, вещаю­щей на 8 телеканалах общей мощностью 1000 кВт и на трех стереорадиоканалах суммарной мощностью 250 кВт).

Безопасным уровнем поля в жилищах считают значения ин­дукции 0,1 ...0,3 мкТ, что гораздо ниже уровня 100 мкТ, принятого в качестве международного, причем в некоторых странах по ито­гам исследований уже принимаются меры по защите. Например, государственными органами Швеции рекомендовано впредь до получения новых научных данных размещать детские учреждения и строить жилые дома только на тех участках, где значения ин­дукции не превышают 0,2...0,3 мкТ.

2. Неблагоприятное воздействие слабоинтенсивных ЭМП на центральную нервную систему. Различают три степени воздейст­вия: легкую, которая характеризуется начальным проявлением астенического и нейроциркулярного синдромов; среднюю, когда симптомы указанных синдромов усилены и сочетаются с началь­ными проявлениями эндокринных нарушений; тяжелую, при ко­торой усилена симптоматика нарушений функций центральной нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем человека и появляются разнообразные психические нарушения.

3. Эффект «жемчужной цепочки» (pearl chain effect), обуслов­ленный силами, действующими на клетки крови (эритроциты и лейкоциты), помещенные в импульсное или постоянное поле с частотой 1...100 МГц. Образование цепочек связано с притяжени­ем между частицами, которые под действием поля приобретают дипольные моменты. Цепочки параллельны силовым линиям электрического поля.

4. Насыщение диэлектрической проницаемости растворов белков или других биологических макромолекул, что приводит к резонансным поглощениям излучения живой клеткой.

5. Эффект «радиозвука» у людей, облучаемых радиолокацион­ными сигналами средней мощности.

6. Влияние на сердечно-сосудистую систему, в том числе сни­жение артериального давления и замедление ритма сердца (брадикардия).

7. Демодулирующее действие. Наблюдались изменения элек­троэнцефалограмм и электрокардиограмм под воздействием ВЧ-излучения.

69. Гигиеническое нормирование параметров ЭМП для населения Нормативной базой в России являются санитарные правила и нормы, а также предельно допустимые уровни (ПДУ) для некото­рых источников ЭМП. Среди зарубежных национальных органи­заций, работающих в области нормирования ЭМП, следует на­звать:

- Институт американских национальных стандартов (ANSI);

- Британский национальный центр радиологической защиты (NRPB);

- Немецкий электротехнический союз (VDE).

Среди международных организаций, разрабатывающих нормы и рекомендации в этой области, надлежит отметить:

- Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ);

- Международную электротехническую комиссию (МЭК);

- Международный комитет по защите от неионизирующей радиации (ICNIRP).

В настоящее время достаточно активная работа по гигиениче­скому нормированию параметров ЭМП ведется в Европейском союзе. Европейский комитет по стандартизации в электротехнике (CENELEC) подготовил два «предстандарта», которые распро­страняются на частоты от 0 до 300 ГГц.

Зарубежные нормативные документы базируются главным образом на тепловом действии ЭМП при наличии ограничений на эффекты микрошоков, судорожных сокращений мышц и др. Стандарты опираются преимущественно на экспериментально-расчетные методы, причем выводы делаются на основе опытов с ярко выраженными поражениями биообъекта. Первичными нормируемыми параметрами являются токи и удельное поглощение в тканях, вторичными - интенсивности воздействующего ЭМП, приводимые к плотности потока мощности эквивалентной пло­ской волны. Такой подход позволяет непрерывно нормировать ЭМП во всем диапазоне от статического поля до СВЧ.

Отечественные нормативные документы основаны на ком­плексе биоэффектов, помимо теплового (влияние на нервную сис­тему, эффекты слабоинтенсивных воздействий, кумуляция биоэф­фектов при хроническом действии ЭМП и др.). Такой подход тре­бует значительного объема медико-биологических исследований и не позволяет интерполировать результаты нормирования на другие частотные диапазоны. Этим объясняется разрывный (ступенчатый) характер отечественных ПДУ, не перекрывающих весь частотный диапазон.

Особую группу представляют нормативные документы для из­лучений видеодисплейных терминалов персональных ЭВМ.

ПДУ электромагнитных воздействий (Россия)

Электростатические поля. ПДУ напряженности электроста­тического поля в жилых и нежилых помещениях не должен пре­вышать 15 кВ/м. Такой же ПДУ установлен для телевизоров, ви­деомониторов, осциллографов, эксплуатируемых в бытовых ус­ловиях.

Электрические поля промышленной частоты (50 Гц). ПДУ на­пряженности электрического поля в жилых помещениях состав­ляет 500 В/м. Кроме того, вводятся следующие ПДУ для элек­трических полей, излучаемых воздушными ЛЭП напряжением 300 кВ и выше:

- внутри жилых зданий -500 В/м;

- на территории зоны жилой застройки -1 кВ/м;

- в населенной местности вне зоны жилой застройки, а также на территориях огородов и садов - 5 кВ/м;

- на участках пересечения высоковольтных линий с автомо­бильными дорогами категории 1 ...4 -10 кВ/м;

- в населенной местности - 15 кВ/м;

- в труднодоступной местности и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения, -20 кВ/м.

Для защиты населения вдоль ЛЭП устанавливаются санитарно-защитные зоны, в пределах которых запрещается строить жи­лые и общественные здания. Границы таких зон вдоль трассы ЛЭП с горизонтальным расположением проводов и без средств снижения поля по обе стороны от нее устанавливаются на сле­дующих расстояниях от проекции на землю крайних фазных про­водов в направлении, перпендикулярном к ЛЭП, напряжением 330 кВ -20 м, 500 кВ -30 м, 650 кВ -40 м, 1150кВ -55 м.

Что касается магнитного поля промышленной частоты, то специальных отечественных норм для населения не разработано и приходится ориентироваться на нормы, относящиеся к произ­водственному облучению, либо пользоваться международными нормами (500 мкТ для времени облучения до 2 ч в сутки, 100 мкТ для времени облучения до 24 ч).

Радиопередающие устройства

Предельно допустимые уровни ЭМП для мест жилой застройки, мест массового отдыха и для внутренних помещений жилых общест­венных и производственных зданий приведены в табл. 12.3 и 12,4.

Согласно российским нормативным документам, для мощных радиопередающих средств вводятся санитарно-защитные зоны. Внешние границы их определяются на высоте 2 м от земли в зависимости от частоты и мощности излучения по значениям ПДУ. Для радиовещательных и телевизионных станций, имеющих не­направленное излучение, санитарно-защитная зона имеет круго­вую форму. Радиусы санитарно-защитных зон для некоторых ви­дов радиопередатчиков приведены в табл. 12.5 и 12.6.

Кроме санитарно-защитных зон, вводятся зоны ограничения -территории, где на высоте более 2 м от поверхности земли интен­сивности ЭМП превышают ПДУ. В этих зонах запрещается строительство жилых зданий.

Не подлежит согласованию с учреждениями Госсанэпиднад­зора размещение вне зданий (в том числе на крышах) передаю­щих средств со слабонаправленными антеннами, если их максимальная мощность не превышает:

- 40 Вт в диапазоне частот 30 кГц...3 МГц; - 20 Вт в диапазоне частот 3...30 МГц; - 2 Вт в диапазоне частот 30 МГц...300 ГГц.

Ряд специальных ПДУ разработан также для метеорологиче­ских РЛС и радиопередающих средств аэропортов гражданской авиации.

Для систем сотовой связи, работающих в частотном диапазоне 400...1200 МГц, ПДУ плотности потока энергии составляют:

- 100 мкВт/см²для пользователей радиотелефонов;- 10 мкВт/см²для населения, облучаемого от базовых станций. Для СВЧ-печей ПДУ плотности потока энергии составляет 10 мкВт/см² для расстояний 50 см от любой точки корпуса печи.

Для видеомониторов с электронно-лучевыми трубками пер­сональных ЭВМ ПДУ электрического и магнитного полей на расстоянии 50 см от любой точки поверхности монитора состав­ляют:

- 25 В/м и 250 нТ (0,2 А/м) для диапазона частот 5 Гц...2 кГц; - 2,5 В/м и 25 нТ (0,02 А/м) для диапазона частот 2 кГц...400 кГц.

Поверхностный электростатический потенциал экрана мони­тора не должен превышать 500В. (Приведенные ПДУ не распро­страняются на игровые приставки и на ПЭВМ, размещенные на подвижных объектах.)

Основные действующие нормативные документы

1. Санитарные нормы и правила защиты населения от воз­действия электрического поля, создаваемого воздушными ли­ниями электропередачи переменного тока промышленной час­тоты. №2971-84.

2. Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц. № 3206-85 (относятся к профессиональному облучению).

3. Ориентировочные безопасные уровни воздействия пере­менных магнитных полей частотой 50 Гц при производстве работ на воздушных линиях электропередачи напряжением 220-1150 кВ. № 5060-89 (относятся к профессиональному облучению).

4. Предельно-допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и маг­нитными материалами. № 1742-77 (относятся к профессиональному облучению).

5. Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях. Санитарные правила и нормы № 2.2.4.723-98.

6. Санитарные нормы допустимых уровней физических фак­торов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях. № 2.1.8.042-96.

7. Предельно-допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами. № 2666-83.

8. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона. Санитарные правила и нормы № 2.2.4/2.1.8.055-96.

9. Определение уровней электромагнитного поля, границ санитарно-защитных зон и ограничения застройки в местах размещения передающих средств радиовещания и радиосвязи кило-, гекто- и декаметрового диапазонов. Методические указания № 4.3.044-96.

10. Определение электромагнитного поля воздушных высоко­вольтных линий электропередачи и гигиенические требования к их размещению. Методические указания № 4109-86.

11. Гигиенические требования к видеодисплейным термина­лам, персональным электронно-вычислительным машинам и ор­ганизации работы. Санитарные правила и нормы № 2.2.2.542-96.

12. Определение параметров неионизирующих электромаг­нитных излучений на рабочих местах пользователей персональ­ных электронно-вычислительных машин и видеодисплейных тер­миналов. Методические указания МУК 4.3.007-98.

13. Временные допустимые уровни воздействия электромаг­нитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи Гигиенические нормативы № 2.1.8/2.2.4.019-94.

70. Защитные мероприятия Мероприятия по защите биологических объектов от ЭМП под­разделяют на организационные; инженерно-технические; медицинско-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 пребывание 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 охватывать 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 в жилых домах и бытового электрооборудования 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 персональных ЭВМ.

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 существенно меньшие поля), а также ограничивать по возможности время пребывания рядом со включенными при­борами.

К основным инженерно-техническим мероприятиям относятся уменьшение мощности излучения непосредственно в источнике и электромагнитное экранирование. Экраны могут размещаться вблизи источника (кожухи, сетки), на трассе распространения (экранированные помещения, лесонасаждения), вблизи защи­щаемого человека (средства индивидуальной защиты - очки, фартуки, халаты).

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

- использовать мониторы персональных ЭВМ с антиста­тическим покрытием экрана либо с заземленными защитными экранами-фильтрами;

- выдерживать расстояние до телевизора с экраном диагона­лью до 36 см не менее 1 м и не менее 2 м до телевизора с экраном диагональю свыше 51 см;

- производить влажную уборку в жилых помещениях;

- использовать антистатические аэрозоли и бытовые иониза­торы воздуха.

Медицинско-профилактические и лечебные мероприятия пред­полагают: гигиенические и терапевтические мероприятия по лечению пострадавших от электромагнитного воздействия; временный или постоянный перевод на другую работу от­дельных категорий граждан (например, женщин в период бере­менности и кормления); просветительную работу среди населения о возможных биологических эффектах электромагнитных воздействий, о дей­ствующих стандартах и методах защиты. Основы расчетов параметров электромагнитных полей 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 ПДУ.

В последних двух вариантах предполагается использование соответствующих гигиенических стандартов и норм.

Электрическое поле прямолинейного провода конечной длины, расположенного в воздухе. Исходные данные: потенциал провода U_o, В; радиус провода, r₀, м; длина провода L, м; расстояние от оси провода до точки наблюдения г, м (рис. 12.6).

Напряженность электрического поля в точке наблюдения, В/м:

Магнитное поле прямолинейного провода конечной длины, расположенного в воздухе. Исходные данные: ток, протекающий по проводу, I₀, А; длина провода L, м; расстояние от оси провода до точки наблюдения r, м (рис. 12.6). Напряженность магнитного поля в точке наблюдения, А/м:

Электрическое поле двухпроводной линии, расположенной в воздухе. Исходные данные: разность потенциалов между прово­дами U_o, В; радиус проводов, r₀, м; рас­стояние между проводами, d, м; рас­стояние от оси линии до точки наблю­дения r, м (рис. 12.7).

Напряженность электрического по­ля, В/м, имеет две компоненты:

Искомая напряженность в точке наблюдения, В/м:

Е = √E²_r+E²_a при r >>d. Магнитное поле двухпроводной линии, расположенной в возду­хе. Исходные данные: протекающий ток I₀, А; расстояние между проводами, d, м; расстояния от проводов до точки наблюдения r_1, r₂, м; координаты точки наблюдения х, у. (рис. 12.8).

Напряженность магнитного по­ля, А/м, имеет две компоненты: Искомая напряженность в точке наблюдения, А/м:

Поле элементарного электриче­ского излучателя (электрического ди­поля). Исходные данные: амплитуда тока I₀, А; частота колебаний ƒ, Гц; длина диполя L, м; расстояние от центра диполя до точки наблюдения r, м; угол между вер­тикальной осью Z и направлени­ем на точку наблюдения פ, рад (рис. 12.9).

Поле в ближней зоне (при r <<λ, где λ - длина волны излуче­ния, м): Поле в дальней зоне (при r>>λ)

где Z₀ - волновое сопротивление свободного пространства, рав­ное 377 Ом; k = 2π/λ - волновое число, рад/м.

Поле элементарного магнитного излучателя (рамки с током).

Исходные данные: амплитуда тока I₀, А; частота колебаний ƒ, Гц; площадь рамки S, м²; расстояние от центра рамки до точки наблюдения r, м; угол между вертикальной осью Z и направлением на точку наблюдения פ, рад (рис. 12.10).

Поле в ближней зоне Поле в дальней зоне: Поле радиопередающей станции в дальней зоне. Исходные данные: излучаемая мощность Р, Вт; длина волны излучения λ, м; коэффициент усиления антенны излучателя в направлении на точку наблюдения D; расстояние между передатчиком и точкой наблюдения r, м; высоты подъема антенны передатчика и точки наблюдения над поверхностью земли h_1,h_2,м.

Множитель ослабления F на трассе в предположении, что коэффициент отражения волны от земли близок к единице, а угол «потери фазы» при отражении близок к 180^O :Действующее значение напряженности электрического поля в точке наблюдения

Действующее значение напряженности магнитного поля в точке наблюдения и плотность потока энергии S: Электромагнитное экранирование Электромагнитным экраном называют конструкцию, предна­значенную для ослабления электромагнитных полей, создаваемых источниками в некоторой области пространства, не содержащей этих источников. Действие электромагнитного экрана как линей­ной системы определяется несколькими характеристиками ос­новной из которых является эффективность экранирования

Э = Е/Е_э или Э =Н/Н_э ,

где Е_э, Н_э и Е, Н - напряженности электрического и магнитного полей в какой-либо точке экранированного пространства при на­личии экрана и при отсутствии экрана его. Часто эффективность экранирования выражают в децибелах:

Э_дБ=201gЭ. Эффективность экранирования рассчитывают, исходя из тре­бований норм на уровни облучения людей. По найденному зна­чению эффективности экранирования определяют материал и геометрические размеры экрана.

Эффективность экрана существенно зависит от характера ис­точника поля. В свободном пространстве при r>>λ/2π где r -расстояние от источника; λ - длина волны (так называемая «даль­няя зона»), Е и Н практически синфазны, и в этом случае говорят об электромагнитном экранировании. При r<<λ/2π имеет место так называемая «ближняя зона», в которой Е и Н оказываются почти в квадратуре и поля в зависимости от источника рассмат­риваются как квазиэлектростатические и квазимагнитостатические.

Экранирование электромагнитного поля. При нормальном па­дении плоской электромагнитной волны на однородный плоский бесконечный экран, изготовленный из металла, эффективность экранирования

где Z_д, - модуль импеданса воздушного диэлектрика Ом опреде­ляемый из табл. 12.7 (r - расстояние от источника до рабочего места, м); σ - удельная проводимость материала экрана, См/м; d - толщина экрана, м; - глубина проникновения поля в экран, м; μ - относительная магнитная проницаемость ма­териала экрана, μ₀ = 1,257-10^-6 Гн/м,ƒ- частота поля, Гц. Электрические параметры экранирующих материалов приве­дены в табл. 12.8. Для практических расчетов могут быть рекомендованы сле­дующие приближенные выражения: В области высоких частот эффективность экранирования маг­нитными металлами любого из рассматриваемых видов полей оказывается выше эффективности экранирования немагнитными

металлами. Вместе с тем применение магнитных металлов приво­дит к большим электрическим потерям в экранируемой цепи.

При расчете эффективности экранирования экранов сфериче­ской и цилиндрической форм, расположенных в дальней и ближ­ней зонах, пользуются приведенными соотношениями; модули импедансов Z_Д воздушного диэлектрика представлены в табл. 12.9. При расчете экранных конструкций произвольной формы можно пользоваться формулами экранирования плоского, сферического и цилиндрического экранов, приводя исходные геометрические конструкции с некоторыми допущениями к эквивалентным эк­ранам идеальной формы. Экран, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, при расчетах следует заменять цилинд­рическим. При этом диаметр цилиндра принимается равным сто­роне квадрата. Экран в виде камеры с соразмерными сторонами следует заменять эквивалентным шаровым экраном с радиусом , м, где V- объем камеры, м³.

Негерметичные экраны. Эффективность экранирования замк­нутого экрана может быть сколь угодно высокой при соответст­вующем выборе материала и его толщины. Однако на практике экраны не бывают полностью сплошными из-за наличия крышек, швов, разъемов, смотровых окон и т.д., образующих дополни­тельные каналы проникновения электромагнитного поля.

Эффективность негерметичного экрана

Э=Э_зЭ_отв/(Э_з+Э_отв)

где Э_з - эффективность замкнутого экрана из того же материала с той же толщиной стенок и той же формы, что и реальный экран;

Э_отв=0,25(S_экр/S_оэ)^3/2- эффективность экрана той же формы, с теми же отверстиями и щелями и с той же толщиной стенок, что и реальный экран, но изготовленного из идеально проводящего материала; S_экр и S_оэ -полная площадь поверхности экрана и эквивалентная площадь от­верстия, м²; S_оэ=S₀α(b/a); S_o - фактическая площадь отверстия

м², α(b/а) - функция отношения раз­меров отверстия (рис. 12.11), b и а -соответственно больший и меньший размеры отверстия, м, причем предпо­лагается, что вихревые токи в экране протекают в направлении размера а. Если число отверстий n больше од­ного, то эффективность экранирова­ния определяется из выражения

где Э_1, Э₂, Э₃,...Э_n -эффективности экранирования, определенные для экрана с каждым отверстием в отдельности.

Если в экране п одинаковых отверстий, то эффективность эк­ранирования определяется как

Э = Э₃Э_отв/п(Э₃+Э_отв).Из анализа приведенных выражений и рис. 12.11 следует, что длинные щели, расположенные поперек протекания вихревых токов в экране, снижают эффективность экранирования значи­тельно больше, чем квадратные отверстия той же площади. По­этому для щелей с b/а >> 5 рекомендуется ввести нескольких пе­ремычек, разделяющих исходную щель на ряд отверстий мень­шего размера (рис. 12.12).