Есть контакт? Проблемы охраны здоровья работающих в контакте с неионизирующими электромагнитными излучениями. И. В. Федотова (№3, 2011)

Есть контакт?

 Проблемы охраны здоровья работающих в контакте

с неионизирующими электромагнитными излучениями

— Стреляй, Пятачок!

— Но если я выстрелю, шарик испортится!

— А если не выстрелишь, тогда испорчусь я!

Борис Заходер, «Винни-Пух и все-все-все»

И.В.Федотова, зав.отделом гигиены

ФБУН «Нижегородский НИИ гигиены и профпатологии»

Ропотребнадзора

 

В последние годы интерес к проблеме электромагнитной безопасности заметно вырос. Это вызвано интенсивным развитием современных технологий передачи информации и энергии, вычислительной техники, средств дистанционного контроля и наблюдения, быстро растущим ассортиментом бытовых электротехнических изделий.

КАК ФАКТОР ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ (ДАЛЕЕ - ЭМИ) могут оказывать неблагоприятное влияние на организм человека. Проблема воздействия электромагнитных полей на живые существа рассматривается специалистами различных областей знания: инженерами, физиками, биологами, медиками, законодателями.

С физической точки зрения ЭМИ представляют особую форму существования материи, характеризующуюся совокупностью электрических и магнитных свойств. Постоянные электрические и магнитные поля могут существовать отдельно, переменные – не существуют обособленно, независимо друг от друга, поскольку изменение в пространстве электрического поля (ЭП) вызывает появление в нем по закону электромагнитной индукции магнитного поля (МП) и наоборот. Такие периодические взаимосвязанные изменения зарядов, токов, напряженностей ЭП и МП называют электромагнитными колебаниями, которые распространяются в пространстве в виде волн. Основными параметрами ЭМИ, как любого волнового процесса, являются: частота (f), длина волны (λ) и скорость распространения, равная в свободном пространстве скорости света (С), т.е. составляет 300000 км/с. Указанные параметры связаны между собой следующим соотношением:

В зависимости от длины волны, спектр ЭМИ делят на три части: радиоизлучение (длина волны до 1 мм), оптическое излучение с инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областями (до 10^-2 мкм) и ионизирующее излучение с рентгеновским и гамма излучениями. К неионизирующим ЭМИ относят электромагнитные излучения радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно – статические электрические и постоянные магнитные поля (поскольку последние не являются излучениями).

В настоящей статье мы остановимся на гигиенических аспектах проблемы обеспечения электромагнитной безопасности при работе под воздействием ЭМИ и ЭМП, источниками которых в производственных условиях является прежде всего различное производственное электрооборудование, радио- и телепердатчики (т.е. ЭМИ техногенного происхождения), а также ЭМП естественного происхождения, изменение уровня которых в определенных производственных ситуациях может иметь негативные последствия для работающих. Санитарные требования, касающиеся вопросов нормирования ЭМИ и ЭМП на рабочих местах, контроля и оценки их уровней, изложены в ряде нормативно-методических документов, основные из которых представлены в таблице 1.

 

 

 

Электромагнитные поля естественного происхождения

В спектре естественных ЭМП можно выделить геомагнитное поле земли (ГМП), т.е. электростатические и переменные поля в диапазоне частот от 10^-3Гц до 10¹²Гц, солнечное и галактическое излучения, в состав которых входят ЭМИ всего радиочастотного диапазона, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, видимый свет, ионизирующее излучение.

В последние десятилетия убедительно доказана важнейшая роль ЭМП естественного происхождения в становлении жизни на Земле, ее развитии и регуляции. Многими экспериментами показано, что живые организмы не могут нормально функционировать без естественного фона ЭМП.

Естественные ЭМП изменяются в течение суток, по сезонам, зависят от географических координат и циклов активности Солнца. Можно выделить диапазон изменений интенсивности естественных ЭМП, который сформировался и существует миллионы лет. Этот диапазон привычен для живых организмов и его можно рассматривать как оптимальный. Для человека оптимальным является уровень магнитной индукции характерной для местности, где он родился и живет.

В последнее время все большее внимание уделяется изучению эффектов, связанных со снижением естественного электромагнитного фона, в частности гипомагнитного поля, в том числе возникающим и в производственных условиях.

Ослабление магнитного поля Земли происходит при нахождении человека в экранированных помещениях: здания, выполненные из железобетонных конструкций, подземные сооружения (метро), рабочие помещения со специальным экранированием для производственных нужд, космические корабли, самолеты, каюты на речных и морских судах подводных лодках и т.д. В этих условиях уровень геомагнитное поле может снижаться в несколько раз, например: в зданиях из железобетонных конструкций – в 1,3-2,5 раза, в специализированных экранированных помещениях – в 1,5-18 раз, в кабинах буровых установок – до 8,5 раз, в салонах легковых автомобилей – в 1,2- 4 раза.

Под влиянием гипогеомагнитного поля, очевидно, происходит нарушение динамического равновесия между организмом и окружающей средой, в результате чего возникает целый ряд морфофункциональных нарушений. При длительном пребывании в условиях пониженного уровня ГМП человек испытывает дискомфорт – ухудшение самочувствия, раздражительность. При обследовании лиц, долгое время работавших в помещения с коэффициентом ослабления геомагнитного поля в 4 – 10 раз, было обнаружено увеличение дизадаптирующего функционального состояния таких систем организма как:

• центральной нервной системы (дисбаланс основных нервных процессов, увеличение времени реакции),
• сердечнососудистой системы (дистония мозговых сосудов, лабильность пульса и артериального давления, нарушение процесса реполяризации миокарда),
• иммунной системы (снижение общего числа т-лимфоцитов и уменьшение концентрации гуморального иммунитета, увеличение аллергизации организма).

Наблюдалось общее снижение работоспособности и увеличение заболеваемости с временной нетрудоспособностью.

Уровни ГМП регламентируются санитарным законодательством. Действующим документом в настоящее время является СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09 «Гипогеомагнтные поля в производственных, жилых и общественных зданиях и сооружениях» (изменения 1 к СанПиН 2.2.4.1191-03). Документ устанавливает нормативы ГМП, определяет требования к проведению контроля его уровней и мероприятий по снижению неблагоприятного влияния гипогеомагнитных условий на здоровье человека. Основными нормируемыми параметрами ГМП является его интенсивность и коэффициент ослабления. Интенсивность ГМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н, А/м) или в единицах магнитной индукции (В, Тл), которые связаны между собой  следующим соотношением

Напряженность постоянного ГМП на территории РФ на высоте 1,2-1,7 м от поверхности земли может изменяться от 36А/м до 50А/м (45мкТл – 62мкТл).

Коэффициент ослабления интенсивности ГМП (К₀) внутри экранированного объекта, помещения, технического средства равен отношению интенсивности ГМП открытого пространства (В₀ или Н₀) к интенсивности внутреннего магнитного поля на рабочем месте (В_в или Н_в)

где В₀– модуль вектора магнитной индукции в открытом пространстве;

В_в – модуль вектора магнитной индукции на рабочем месте в помещении;

Н₀ – модуль вектора напряженности магнитного поля в открытом пространстве;

Н_в– модуль вектора напряженности магнитного поля на рабочем месте в помещении.

Предельно допустимый уровень ослабления интенсивности геомагнитного поля при работе в гипогеомагнитных условиях до 2-х часов за смену устанавливается равным 4, а при работе более 2-х часов за смену – равным 2. Контроль за соблюдением требований СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09, как и в отношении других профессиональных факторов должен осуществляться:

• при проектировании, строительстве, приёмке в эксплуатацию, реконструкции  производственных объектов;
• при организации новых рабочих мест;
• при аттестации рабочих мест;
• в порядке санитарно-эпидемиологического надзора.

Для измерений ГМП СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09 рекомендуют использовать магнитометр трехкомпонентный малогабаритный – МТМ-01 (разработчик ООО «НТМ-Защита), соответствующий также требованиям ГОСТ Р 51724-2001 «Экранированные объекты, помещения, технические средства. Поле гипогеомагнитное. Методы измерений и оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам».

Измерения интенсивности геомагнитного поля внутри помещения на каждом рабочем месте производятся на 3-х уровнях от поверхности пола с учетом рабочей позы:   0,5 м, 1,0 м и 1,2 м - при рабочей позе сидя и 0,5 м, 1,0 м и 1,7 м - при рабочей позе стоя, –  на расстоянии не ближе 0,5 м от железосодержащих предметов, конструкций, оборудования. Определяющим при расчете коэффициента ослабления ГМП является минимальное из всех  зарегистрированных на рабочем месте значений интенсивности ГМП.

При отсутствии постоянных рабочих мест измерения интенсивности геомагнитного поля внутри помещения проводятся в нескольких точках рабочей зоны (не менее  чем  в  3-х)  с последующим вычислением среднего арифметического

На рабочем месте в транспортном и транспортно-технологическом средстве уровень ГМП измеряется в одной точке на расстоянии 1 м от пола кабины.

В открытом пространстве, прилегающем к обследуемому объекту, измерения  интенсивности ГМП проводятся в 3-х точках, расположенных на расстоянии не менее 10 м от здания и друг от друга на уровнях 1,5 м от поверхности земли. Вычисляется  среднее   арифметическое значение интенсивности ГМП.

Следует обратить внимание на тот факт, что в настоящее время уровень ГМП в реальных производственных условиях при оценке условий труда практически не учитывается, что искажает реальную ситуацию. Так, из табл. 15 «Руководства по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» (Р 2.2.2006-05) следует, что ослабление ГМП до 5 раз соответствует классу условий труда 3.1, а более 5 раз – 3.2. Таким образом, включение этого фактора при производственных условиях, предполагающих возможность снижения уровня ГМП, в перечень измеряемых неблагоприятных параметров производственной среды, следует считать обязательным, поскольку несоответствие его нормативам может повлиять на итоговую оценку класса условий труда, а также на планирование и осуществление необходимых медико-профилактических мероприятий. Необходимо измерение ГМП при оценке с различными целями условий труда на рабочих местах, размещенных в помещениях зданий, выполненных из железобетонных конструкций, особенно в цокольных этажах; условий труда водителей различных транспортных средств, персонала производств, рабочие места которых размещены в кабинах и т.п.

Работодателям и лицам, отвечающим за охрану труда, следует учитывать, что  в соответствии с СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09 в условиях гипомагнитного поля лица, не достигшие 18-летнего возраста, и женщины в состоянии беременности допускаются к работе только в тех случаях, когда коэффициент ослабления на рабочих местах не превышает ПДУ, установленного для населения (не более чем в 1,5 раза). С целью раннего выявления нарушений здоровья персонал, выполняющий работы в условиях измененного геомагнитного поля, должен проходить предварительные и периодические профилактические медосмотры. Для повышения адаптационных возможностей организма рекомендуется использование комплексов психо-физиологической разгрузки, производственной гимнастики и фито- и витаминопрофилактики.

Электромагнитные поля и излучения техногенного происхождения

Постоянные или статические электрические поля (далее - ЭСП) представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока. Они широко используются для электрогазоочистки, электрической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов и т.д.

Существует также ряд производств и технологических процессов, где отмечается образование электростатических зарядов и полей, вызванных электризацией перерабатываемого продукта: текстильная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, химическая промышленности и др. В энергосистемах ЭСП образуются вблизи работающих электроустановок, распределительных устройств и линий передач постоянного тока высокого напряжения.

Основными физическими параметрами ЭСП являются напряженность поля (Е, В/м) и потенциалы его отдельных точек (вольты).

ЭСП – фактор, обладающий сравнительно низкой биологической активностью. Механизмы влияния ЭСП на организм остаются неясными и требуют дальнейшего изучения. Выявляемые у работающих в условиях воздействия ЭСП нарушения носят, как правило, функциональный характер и укладываются в рамки астеноневротического синдрома и вегетососудистой дистонии. В симптоматике преобладают жалобы невротического характера (головная боль, раздражительность, нарушение сна, ощущение «удара током» и т.п.). При объективном медицинском обследовании обнаруживаются нерезко выраженные функциональные сдвиги без каких-либо специфических проявлений, наблюдается тенденция к развитию анемии (уменьшение количества эритроцитов и снижение концентрации гемоглобина).

Требования к условиям труда при работе в условиях воздействия ЭСП изложены в СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях». Оценка и нормирование ЭСП осуществляется дифференцированно в зависимости от времени воздействия на работника за смену. Оценивают его в единицах напряженности электрического поля (Е) в кВ/м. При воздействии ЭСП не более 1 часа уровень напряженности не должен превышать 60 кВ/м. При воздействии ЭСП более длительное время допустимый уровень Е_пду определяется по формуле:

 

где t – время воздействия (час).

При напряженности ЭСП более 60 кВ/м работа без применения средств защиты не допускается. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется.

В диапазоне напряженностей 20-60кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты (t_доп) определяется по формуле:

где Е_факт – измеренное значение напряженности ЭСП (кВ/м).

Электроустановки постоянного тока ультравысокого напряжения создают в рабочей зоне не только электростатические поля, но и аэроионы, возникающие вследствие коронирования токоведущих частей. Движение аэроионов в ЭСП создает ионный ток. Таким образом, при обслуживании высоковольтных установок постоянного тока человек подвергается комбинированному воздействию ЭСП и ионного тока, которое может вызвать неблагоприятные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Работа в таких условиях регламентируется санитарными нормами «Допустимые уровни напряженности электростатических полей и плотности ионного тока для персонала подстанций и воздушных линий постоянного тока ультравысокого напряжения» (СН 6032-91), которые устанавливают допустимые уровни напряженности ЭСП и плотности ионного тока на рабочих местах на уровне земли, а также требования к проведению контроля.

Допустимые уровни напряженности ЭСП и плотности ионного тока устанавливаются в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. ПДУ напряженности ЭСП (Е_пр) в течение часа не должно превышать 60 кВ/м. Не ограничивается продолжительность работы в течение смены при напряженности ЭСП менее 15 кВ/м и плотности ионного тока до 20 нА/м². При напряженности ЭСП от 15 до 20 кВ/м и плотности ионного тока не более 25 нА/м² допустимое время пребывания человека не должно превышать 5 часов. При напряженности ЭСП 20 кВ/м и выше расчет допустимого времени пребывания персонала производится по формуле

где: t_доп - допустимое время, ч; Е_пр - предельно допустимое значение напряженности ЭСП, равное 60 кВ/м; t₁ - время, равное 1 ч, в течение которого допустима Е_пр; Е_ф и j_ф - фактические значения напряженности ЭСП (кВ/м) и плотности ионного тока (нА/м²);  - эмпирический коэффициент, равный 0,25 кВ·м/нА.

Постоянные магнитные поля (далее - ПМП) создаются постоянным электрическим током или намагниченным телом. Источниками ПМП на рабочих местах являются постоянные магниты, электромагниты, сильноточные системы постоянного тока (линии передачи постоянного тока, электролитные ванны и др. электротехнические устройства). Постоянные магниты и электромагниты широко используются в электростроении, в магнитных шайбах подъемных кранов и других фиксирующих устройствах, в магнитных сепараторах, в устройствах для магнитной обработки воды, в магнитогидродинамических генераторах, установках ядерного магнитного резонанса, в физиотерапевтической практике. Профессиональному воздействию ПМП могут подвергаться также водители трамваев, троллейбусов, электровозов, работающих на постоянном токе, и транспортных средств на магнитной подушке.

Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются: напряженность поля (Н, А/м), магнитный поток (Ф, вебер - Вб) и магнитная индукция  или плотность магнитного потока (В, Тл).

Живые организмы весьма чувствительны к воздействию ПМП, особенно системы, выполняющие регуляторные функции – нервная, сердечно-сосудистая, нейроэндокринная. Изменения состояния здоровья у лиц, работающих с источниками ПМП, проявляются в форме вегетодистоний, астеновегететивного и периферического вазовегетативного синдромов или их сочетания. Характерны жалобы нестенического характера, функциональные сдвиги со стороны сердечно-сосудистой системы, тенденция к гипотонии. С стороны крови отмечается тенденция  к снижению количества эритроцитов и содержания гемоглобина, а также умеренный лейко- и лимфоцитоз.

Оценка и нормирование ПДУ в соответствие с упомянутыми СанПиН 2.2.4.1191-03 осуществляется по уровню магнитного поля дифференцировано в зависимости от времени его воздействия на работника за смену с учетом условий воздействия – общего (все тело) или локального (кисти рук, предплечье). Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н, А/м) или в единицах магнитной индукции (В, мТл) с учетом времени воздействия (табл. 2)

 

Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона – это ЭМИ с частотой от 3 Гц до 310¹²Гц. В соответствии с Классификацией международного регламента радиосвязи (Женева, 1979) в этом диапазоне выделяют 12 частотных поддиапазонов от крайненизкого (3-30 Гц) до гипервысокого (более 300 ГГц). В гигиенической практике используется сокращенная классификация, включающая следующие градации диапазонов:

• низкочастотный (НЧ) – 3Гц – 30кГц
• высокочастотный  (ВЧ) – 30кГц – 30МГц
• ультравысокочастотный (УВЧ) – 30 – 300МГц
• сверхвысокочастотный (СВЧ)– более 300МГц

Различают два наиболее часто встречающихся типа электромагнитных колебаний:

• гармонические, в которых электрическая и магнитная составляющие изменяются по закону синуса и косинуса;
• модулированные, в которых амплитуда, частота или фаза дополнительно, медленно по сравнению с периодом этих колебаний, изменяются по определенному закону.

Модуляция используется для передачи с помощью электромагнитных волн информации. Особый интерес при этом представляет импульсная модуляция, при которой гармонические колебания несущей частоты принимают вид кратковременных посылок – импульсов. Для характеристики импульсных излучений, наряду с несущей (генерируемой) частотой и длительностью импульса, используются такие параметры, как частота следования (F), или период повторения (T) импульсов – T=1/F, и скважность импульсной модуляции (Q), которая представляет собой отношение периода следования импульсов к их длительности

Пространство, окружающее источник излучения, можно охарактеризовать тремя зонами: ближняя (зона индукции), промежуточная (зона интерференции) и дальняя (волновая зона), характеризующимися различной интенсивностью ЭМИ (с расстоянием энергия ЭМИ убывает), соотношением электрической и магнитной составляющих ЭМИ и степенью сформированности волнового фронта.  В случае точечного источника излучения (т.е. источника, геометрические размеры которого много меньше длины излучения) границы зон определяются следующим образом: 

Если размеры источника излучения  (антенны) значительно превышают длину волны излучения, граница дальней зоны отодвигается. Она зависит в этом случае от соотношения размеров антенны и длины волны

где D – наибольший геометрический размер антенны.

Определение расположения рабочего места относительно выделяемых зон важно с гигиенической точки зрения, поскольку от этого зависят особенности контроля и оценка воздействующих уровней ЭМИ. В ближней зоне интенсивность ЭМИ правильно оценивать напряженностью электрического поля (Е, В/м), напряженностью магнитного поля(Н, А/м) и магнитной индукцией (В, Тс); в дальней – поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ – Вт/м²). На практике, как правило, Е, Н и В оцениваются для ЭМИ с частотой менее 300Мгц, ППЭ – для частот выше 300 МГц. В случае импульсных излучений оценка производится по средней ППЭ, связь которой с импульсной или пиковой ППЭ выражается соотношением

Для персонала радиотехнических объектов, подвергающихся воздействию фронтов импульсов ЭМП в диапазоне от 0,1 до 50 наносекунд (нс), длительностью импульсов 1-1000 нс и периодами повторения импульсов более 100с нормируются напряженность электрического поля в импульсе (Е_макс, В/м) и общее количество электромагнитных импульсов (N) в течение рабочего дня (СанПиН 2.2.4.1329-03).

Источники ЭМИ радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) широко используются в самых различных отраслях. ЭМИ применяются для передачи информации на расстояние (радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация, радиометеорология и т.д.). В промышленности ЭМИ радиоволнового диапазона используется для индукционного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, напайка, сварка, напыление металлов, нагрев внутренних металлических частей электровакуумных приборов в процессе откачки, сушка древесины, нагрев пластмасс, склейка пластикатов, термообработка пищевых продуктов и др.) (рис.1), электросварки. ЭМИ РЧ широко применяются в научных исследованиях (радиоспектроскопия, радиоастрономия). В медицине ЭМИ УКВ и СВЧ диапазонов используются с диагностической и лечебной целями: пиротерапия, электронаркоз, электросон, для нагрева охлажденной крови, для быстрого снятия гипотермии после операции на открытом сердце для размораживания консервированных органов и тканей, для повышения иммунорезистентности тканей и т.д. (рис. 2 и 3). В ряде случаев ЭМИ возникают как побочный неиспользуемый фактор, например, вблизи воздушных линий электропередачи, трансформаторных подстанций, электроприборов, в том числе бытового назначения. Источниками ЭМИ РЧ являются также и видеотерминалы персональных компьютеров, но поскольку в журналах БИОТА+ было много публикаций по вопросам электромагнитной безопасности при работе с ними, в настоящей статье мы не будем касаться этой проблемы.

Отрицательное влияние ЭМИ РЧ на человека известно давно. С их интенсивным воздействием связано возникновение, так называемого «радиоволнового синдрома», в котором ведущую роль играет поражение нервной и сердечно-сосудистой систем. Это проявляется слабостью, повышенной утомляемостью, беспокойным сном. Часто появляются головные боли, головокружение, психоэмоциональная неустойчивость, боли в области сердца, повышенная потливость, снижение аппетита. Реже предъявляются жалобы на снижение сексуальной потенции, расстройства менструального цикла. Описаны эффекты со стороны нейроэндокринной системы, системы иммунитета, обменных процессов. В последние годы появились данные об индуцирующем влиянии ЭМИ на процессы канцерогенеза.

 Характер реакции организма определяется, прежде всего, частотным диапазоном ЭМИ и зависящим от него доминирующим механизмом биологического действия, при этом  в зависимости от частоты воздействующего поля ткани организма ведут себя как проводники (при действии низких частот) или как диэлектрики (средние и высокие частоты).

Согласно современным представлениям, в основе механизма биологического действия ЭМП сверхнизкого и низкого частного диапазона (вплоть до 10-30кГц), а также одиночных электромагнитных импульсов лежит влияние наведенного под их воздействием электрического поля на возбудимые структуры (нервная, мышечная ткань). Параметром, определяющим степень воздействия, является плотность наведенного в теле вихревого тока – от отсутствия реакции нервной системы на клеточном уровне (0,1 мкА/см²), пороговых стимуляций рецепторов мышечной и нервной ткани (10-50 мкА/см²), до остановки сердца и дыхательного тетануса (>100 мкА/см²). Для ЭП данного диапазона характерно слабое проникновение в тело человека, для МП – организм практически прозрачен.

При воздействии ЭМИ более высоких частот биологический эффект в основном связан с поглощением энергии определенными тканями за счет их  различной диэлектрической проницаемости (чем выше содержание воды в тканях, тем больше в ней поглощается электромагнитной энергии). Тепловой эффект увеличивается с возрастанием частоты колебаний. Выраженность его также зависит от интенсивности облучения. Поглощение и распределение поглощенной энергии внутри тела существенно зависит от формы и размеров облучаемого объекта, от соотношения этих размеров с длиной волны излучения.

Для ЭМИ с частотой 30 Мгц-10 ГГц характерно наличие ряда максимумов поглощения, что связано с проявлением интерференционных явлений (возникает, когда объект соразмерим с длиной волны), приводящих к возникновению локальных максимумов поглощения, т.н. «горячих пятен». Максимум, обусловленный резонансом с общим размером тела, лежит в диапазоне частот 50-300 МГц.

Биологическая активность ЭМИ убывает с увеличением длины волны (или снижением частоты) излучения, электромагнитные колебания сверхвысоких частот почти полностью поглощаются в поверхностных слоях биоструктур (кожа, подкожная клетчатка) и, в силу этого, до последнего времени вызываемые ими эффекты (в т.ч., лечебные) объяснялись действием на биологически активные точки. Описано влияние ЭМИ на клеточные мембраны, структуру некоторых белков, электрическую активность нейронов. СВЧ-излучениям свойственно дезадаптирующее действие. Эти эффекты не всегда могут быть интерпретированы как чисто тепловые. В последнее время появились данные, свидетельствующие о том, что специфические эффекты волн миллиметрового диапазона связаны, по-видимому, с их информационной значимостью для соответствующих биологических клеточных структур, что послужило причиной развития информационной теории воздействия ЭМИ, основанной на концепции взаимодействия внешних полей с полями организма.

Поражения, вызываемые ЭМИ РЧ, могут быть острыми и хроническими. Острые поражения возникают при действии ЭМИ значительных интенсивностей (более 300 мВт/см² в течение 20 минут и 16 Вт/см² в течение 15-30 сек.) и отличаются полисимптомностью нарушений со стороны различных органов и систем, при этом характерны выраженная астенизация, диэнцефальные расстройства, угнетение функции половых желез. Пострадавшие жалуются на резкую головную боль, головокружение, тошноту, повторные носовые кровотечения, нарушение сна. Эти явления сопровождаются общей слабостью, адинамией, потерей работоспособности, обморочными состояниями, неустойчивостью артериального давления и показателей белой крови. Нарушения сохраняются до 1,5-2 месяцев.

Для профессиональных условий более характерны хронические поражения. Они выявляются, как правило, после нескольких лет работы с источниками ЭМИ микроволнового диапазона при уровнях воздействия, составляющих от десятых долей до нескольких мВт/см² и превышающих периодически 10мВт/см². При профессиональных заболеваниях, возникающих при воздействии ЭМИ выделяют три ведущих синдрома:

• астенический – наблюдается в начальных стадиях заболевания и проявляется жалобами на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушение сна, периодически возникающие боли в области сердца;
• астено-вегетативный (или синдром нейроциркуляторной дистонии) –  характеризуется ваготонической направленностью реакций (гипотония, брадикардия и др.);
• гипоталамический (или диэнцефальный) – для которого характерна повышенная возбудимость, эмоциональная лабильность, в отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.

Возможны гиперфункция щитовидной железы, стимуляция системы гипофиз-кора надпочечников, нарушение функции половых желез, сдвиг белковых фракций, повышенное содержание гистамина. Со стороны крови наблюдается тенденция к лейкоцитозу, при выраженных формах заболевания – лейкопения, тромбоцитопения, изменения со стороны костного мозга. При действии ЭМИ СВЧ (1,5-10 ГГц) значительной интенсивности (80-100 мВт/см²) может развиться специфическое поражение глаза – катаракта (повреждение хрусталика), а также кератит (повреждение роговицы глаза). Многократные повторные облучения малой интенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствам центральной нервной системы, нервно-психическим заболеваниям, изменению кровяного давления, замедлению пульса, трофическим явлениям (выпадению волос, ломкости ногтей и т. п.).

Нормирование ЭМИ РЧ учитывает их частотный диапазон. Так, предельно допустимые уровни ЭМП в диапазоне частот от 10 до 30 кГц устанавливаются отдельно для напряженности электрического и магнитного полей: при воздействии ЭМИ в течение всей смены ПДУ составляют соответственно 500 В/м и 50 А/м; при продолжительности воздействия до 2 часов в смену – 1000 В/м и 100 А/м.

В диапазоне частот выше 30кГц используется энергетический (дозный) подход, нормирование и оценка ЭМИ осуществляется по величине энергетической экспозиции (ЭЭ).

В любом случае они не должны превышать значений, установленных в качестве максимально допустимых (табл. 4).

Для случаев облучения от устройств с перемещающейся диаграммой излучения (вращающиеся и сканирующие антенны с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 20) и локального облучения рук при работах с микрополосковыми устройствами предельно допустимый уровень плотности потока энергии для соответствующего времени облучения (ППЭ_ПДУ) рассчитывается по формуле:

где К – коэффициент снижения биологической активности воздействий.

К = 10 – для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн;

К = 12,5 – для случаев локального облучения кистей рук (при этом уровни воздействия на другие части тела не должны превышать 10 мкВт/см²).

ЭМП промышленной частоты

ЭМП ПЧ являются частью сверхнизкого диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в быту. Это различные типы производственного и бытового электрооборудования переменного тока, в первую очередь, подстанции и ЛЭП сверхвысокого напряжения. Поскольку соответствующая частоте 50 Гц длина волны составляет 6000км, человек подвергается воздействию фактора в ближней зоне и гигиеническая оценка ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по ЭП и МП ПЧ. У персонала, обслуживающего подстанции напряжением 500кВ, отмечались некоторые функциональные изменения нервной и сердечно-сосудистой систем в форме вегетативной дисфункции (тахи- или брадикардия, артериальная гипертензия или гипертония, лабильность пульса, гипергидроз). Наблюдались нерезко выраженные изменения состава периферической крови -  умеренная тромбоцитопения, нейтрофильный лейкоцитоз, моноцитоз, тенденция к ретикулопении. В условиях длительного профессионального облучения с периодическим превышением предельно допустимых уровней у части людей отмечали функциональные перемены в органах пищеварения, выражающиеся в изменении секреции и кислотности желудочного сока, а также в явлениях дискинезии кишечника. Выявлены функциональные сдвиги со стороны эндокринной системы: повышение функциональной активности щитовидной железы, изменение характера сахарной кривой и т.д. Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию поля промышленной частоты.

В литературе последних 20 лет большое внимание уделяется возможному канцерогенному, преимущественно лейкогенному, влиянию производственных и внепроизводственных ЭМП ПЧ. В некоторых исследованиях получены результаты, свидетельствующие о некотором увеличении риска развития лейкемии и опухолей мозга у персонала, обслуживающего электроустановки, генерирующие ЭМП ПЧ. Отмечается повышенный риск развития лейкемий у детей, проживающих вблизи воздушных ЛЭП. Следует отметить, что магнитные поля диапазона 30-300Гц относятся к потенциальным канцерогенным факторам (группа 2В) по классификации Международного агентства по изучению рака.

Как уже отмечалось, при воздействии ЭМП ПЧ, как полей сверхнизкого диапазона частот,  основную опасность для организма представляет влияние наведенного электрического тока на возбудимые структуры – нервную и мышечную ткани. Зависимость биоэффектов от плотности наведенных ЭП и МП ПЧ положена в основу разработки ПДУ.

Оценка ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по напряженности электрического поля (Е, кВ/м) и магнитного полей (Н, А/м) или индукции магнитного поля (В, мкТл) с учетом времени воздействия (СанПиН 2.2.4.1191-03).

Предельно допустимый уровень напряженности ЭП на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м. При напряженностях в интервале больше 5 до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания в ЭП рассчитывается по формуле:

где Е – напряженность ЭП в контролируемой зоне, кВ/м;

Т – допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч.

При напряженности свыше 20 до 25 кВ/м допустимое время пребывания в ЭП составляет 10 мин. Запрещается работа при воздействии ЭП с напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты.

Если в течение смены работнику приходится находиться в зонах с различной напряженностью ЭП, вычисляют «приведенное время» (Т_пр), эквивалентное по биологическому эффекту пребыванию в ЭП нижней границы нормируемой напряженности по формуле:

где t_E1, t_E2, ... t_En – время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью Е₁, Е_2,, ... Е_n, ч;

Т_Е1, Т_Е2, ... T_En – допустимое время пребывания для соответствующих контролируемых зон.

Приведенное время не должно превышать 8 ч.

Предельно допустимые уровни напряженности периодических (синусоидальных) МП устанавливаются для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (табл. 5).

 

Допустимая напряженность МП внутри временных интервалов определяется в соответствии с кривой интерполяции, приведенной в приложении 1 СанПиН 2.2.4.1191-03.

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) МП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью.

Допустимое время пребывания в ЭМП ПЧ может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня.

Для условий воздействия импульсных магнитных полей 50 Гц предельно допустимые уровни амплитудного значения напряженности поля (Н_ПДУ) дифференцированы в зависимости от общей продолжительности воздействия за рабочую смену (Т), длительности импульсов, интервалов между ними и составляют от 1,4 до 10 кА/м (табл. 3 СанПиН 2.2.4.1191-03).

Требования к проведению контроля

Определение уровней ЭМИ на рабочих местах расчетными методами, описанными в МУК, и путем измерения должно осуществляться:

• при проектировании, приемке в эксплуатацию, изменении конструкции источников ЭМП и технологического оборудования их включающего;
• при организации новых рабочих мест;
• при аттестации рабочих мест;
• в порядке текущего надзора за действующими источниками ЭМП.

Для оценки уровней ЭМП используются приборы направленного приема (однокоординатные) и приборы ненаправленного приема, оснащенные изотропными (трехкоординатными) датчиками, некоторые из которых приведены в таблице 6.

Измерения выполняются при работе источника с максимальной мощностью, при этом работник выводится из зоны контроля.

Контроль уровней ЭМИ и ЭМП должен осуществляться на постоянных рабочих местах персонала или, в случае отсутствия постоянного рабочего места, в нескольких точках рабочей зоны, расположенных на разных расстояниях от источника. Измерения проводят на высоте 0,5, 1,0 и 1,7 м (рабочая поза «стоя») и 0,5, 0,8 и 1,4 м (рабочая поза «сидя») от опорной поверхности. При гигиенической оценке ЭМИ и ЭМП на рабочем месте определяющим является наибольшее из всех зарегистрированных значений.

 

 

Контроль уровней ПМП для условий локального воздействия должен производиться на уровне конечных фаланг пальцев кистей, середины предплечья, середины плеча. В случае непосредственного контакта рук человека измерения магнитной индукции ПМП производятся путем непосредственного контакта датчика средства измерения с поверхностью магнита.

Не подлежат контролю используемые в условиях производства источники ЭМП диапазона радиочастот  10 кГц—300 ГГц, если они не работают на открытый волновод, антенну или другой элемент, предназначенный для излучения в пространство и их максимальная мощность, согласно паспортным данным, не превышает:

5,0 Вт – в диапазоне частот  30 кГц – 3 МГц;

2,0 Вт – в диапазоне частот  3 МГц – 30 МГц;

0,2 Вт – в диапазоне частот  30 МГц – 300 ГГц.

Контроль интенсивности ЭМП указанного диапазона в случае локального облучения рук персонала следует дополнительно проводить на уровне кистей, середины предплечья.  Контроль интенсивности ЭМП, создаваемых вращающимися или сканирующими антеннами, осуществляется на рабочих местах и местах временного пребывания персонала при всех рабочих значениях угла наклона антенн.

В диапазонах частот 30 кГц – 3 МГц и 30—50 МГц учитываются ЭЭ, создаваемые как электрическим (ЭЭ_Е), так и магнитным полями (ЭЭ_Н):

При облучении работающего от нескольких источников ЭМП радиочастотного диапазона, для которых установлены единые ПДУ, ЭЭ за рабочий день определяется путем суммирования ЭЭ, создаваемых каждым источником. При облучении от нескольких источников ЭМП, работающих в частотных диапазонах для которых установлены разные ПДУ, должны соблюдаться следующие условия

При одновременном или последовательном облучении персонала от источников, работающих в непрерывном режиме и от антенн, излучающих в режиме кругового обзора и сканирования, суммарная ЭЭ рассчитывается по формуле:

где ЭЭ_{ППЭсум.} – суммарная ЭЭ, которая не должна превышать 200 мкВт/см² ч;

ЭЭ_ППЭн – ЭЭ, создаваемая непрерывным излучением;

ЭЭ_ППЭпр – ЭЭ, создаваемая прерывистым излучением вращающихся или сканирующих антенн, равная 0,1 ППЭ_пр./Т_пр.

При воздействии на работающих ЭМИ ПЧ от электроустановок с однофазными источниками ЭМП контролируются действующие (эффективные) значения ЭП и МП:

где Е_m и Н_m – амплитудные значения изменения во времени напряженностей ЭП и МП.

При условии воздействия ЭМИ ПЧ от электроустановок с двух- и более фазными источниками ЭМП контролируются действующие (эффективные) значения напряженностей Е_max и H_max,, т.е. действующие значения напряженностей по большей полуоси эллипса или эллипсоида. Измерения напряженности ЭП и МП частотой 50 Гц должны проводиться на высоте 0,5; 1,5 и 1,8 м от поверхности земли, пола помещения или площадки обслуживания оборудования и на расстоянии 0,5 м от оборудования и конструкций, стен зданий и сооружений. На рабочих местах, расположенных на уровне земли и вне зоны действия экранирующих устройств, в соответствии с государственным стандартом на устройства экранирующие для защиты от электрических полей промышленной частоты, напряженность ЭП частотой 50 Гц допускается измерять лишь на высоте 1,8 м. При расположении нового рабочего места над источником МП напряженность (индукция) МП частотой 50 Гц должна измеряться на уровне земли, пола помещения, кабельного канала или лотка.

Измерения и расчет напряженности ЭП и напряженности (индукции) МП частотой 50 Гц должны производиться при наибольшем рабочем напряжении и максимальном рабочем токе электроустановки соответственно. Возможен пересчет полученных при измерении значений на максимальное напряжение или на максимальный рабочий ток путем умножения на коэффициент, полученный отношением U_max/U или  I_max/I, где U_max – наибольшее рабочее напряжение электроустановки, U – напряжение электроустановки при измерениях; I_max – максимальный рабочий ток электроустановки,  I – ток электроустановки при измерениях. При измерении напряженности (индукции) МП должно обеспечиваться отсутствие его искажения находящимися вблизи рабочего места железосодержащими предметами.

Профилактика воздействия ЭМИ

Защита работающих от неблагоприятного влияния ЭМП должна осуществляться, прежде всего, путем проведения организационных мероприятий, которые включают:

• выбор рациональных режимов работы оборудования;
• выделение зон воздействия ЭМП (зоны с уровнями ЭМП, превышающими предельно допустимые, где по условиям эксплуатации не требуется даже кратковременное пребывание персонала, должны ограждаться и обозначаться соответствующими предупредительными знаками);
• расположение рабочих мест и маршрутов передвижения обслуживающего персонала на расстояниях от источников ЭМП, обеспечивающих соблюдение ПДУ («защита расстоянием», т.к. энергия ЭМИ излучений при удалении от источника значительно убывает);
• проведение ремонта оборудования, являющегося источником ЭМП  вне зоны (по возможности) влияния ЭМП от других источников;
• соблюдение правил безопасной эксплуатации источников ЭМП.

В производство следует внедрять оборудование и технологии, обеспечивающее снижение уровней ЭМП на рабочих местах до допустимых пределов, использовать возможности дистанционного управления, автоматического контроля и др. Обязательно заземление всех изолированных от земли крупногабаритных объектов, включая машины и механизмы.

При невозможности создания допустимых условий труда этими методами для исключения неблагоприятного воздействия ЭМИ используются ограничение времени воздействия с расчетом допустимого времени пребывания («защита временем») и коллективные и индивидуальные средства защиты.

Коллективные и индивидуальные средства защиты изготавливаются с использованием технологий, основанных на экранировании (отражение, поглощении энергии ЭМП) и других эффективных методах защиты организма человека от вредного воздействия ЭМП, должны иметь санитарно-эпидемиологическое заключение на соответствие требованиям санитарных правил, выданное в установленном порядке и применяться с учетом вида ЭМП, рабочего диапазона частот, характера выполняемых работ, необходимой эффективности защиты.

Защита работающих на распределительных устройствах от воздействия ЭП частотой 50 Гц обеспечивается применением конструкций, снижающих уровни ЭП путем использования компенсирующего действия разноименных фаз токоведущих частей и экранирующего влияния высоких стоек под оборудование, выполнением шин с минимальным количеством расщепленных проводов в фазе и минимально возможным их провесом и другими мероприятиями.

Экранирование — наиболее эффективный способ защиты. Для защиты работающих от электромагнитных излучений применяют заземленные экраны, кожухи, защитные козырьки, устанавливаемые на пути излучения. Экранируют либо источник излучений, либо ра­бочее место. Степень ослабления электромагнитного поля зависит от глубины проникновения высокочастотного тока в толщу экрана. Чем больше магнитная проницаемость экрана и выше частота экранируемого поля, тем меньше глубина проникновения и необходимая толщина экрана.

Экранирование источников ЭМП радиочастот, в том числе и ЭМИ ПЧ или рабочих мест может осуществляться посредством установки отражающих или поглощающих экранов (стационарных или переносных):

• отражающие ЭМП РЧ экраны выполняются из металлических листов, сетки, проводящих пленок, ткани с микропроводом, металлизированных тканей на основе синтетических волокон или любых других материалов, имеющих высокую электропроводность. Электромагнитное поле ослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположного направления. Конструктивно экранирующие устройства могут быть выполнены в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических канатов, прутьев, сеток. Переносные экраны могут быть оформлены в виде съёмных козырьков, палаток, щитов и др.
• поглощающие ЭМП РЧ экраны выполняются из специальных радиопоглощающих материалов, обеспечивающих поглощение энергии ЭМП соответствующей частоты (длины) волны (вода, резиновая крошка, поролон и другие диэлектрики).

Для экранирования смотровых окон, приборных панелей используется радиозащитное стекло (или любой радиозащитный материал с высокой прозрачностью).

Индивидуальные средств защиты (защитная одежда) изготовляются из металлизированных тканей (или любых других тканей с высокой электропроводностью). Комплект защитной одежды включает комбинезон или полукомбинезон, куртку с капюшоном, халат с капюшоном, жилет, фартук, средства защиты для лица (щитков, очков), рукавицы (или перчаток), обувь. Все части защитной одежды должны иметь между собой электрический контакт, что позволяет обеспечить единую электрическую сеть и осуществить качественное заземление (чаще через обувь). Применение специальных тканей в защитной одежде позволяет снизить облучение в 100-1000 раз, то есть на 20-30 децибел (дБ). Защитные очки снижают интенсивность излучения на 20-25 дБ.

Эффективность средств защиты определяется по степени ослабления интенсивности ЭМП, выражающейся коэффициентом экранирования (коэффициент поглощения или отражения), и должна обеспечивать снижение уровня излучения до безопасного в течение времени, определяемого назначением изделия. Контроль эффективности коллективных средств защиты на рабочих местах должен производиться в соответствии с техническими условиями, но не реже 1 раза в 2 года, СИЗ – не реже 1 раза в год.

В целях предупреждения и раннего обнаружения изменений состояния здоровья все лица, профессионально связанные с обслуживанием и эксплуатацией источников ЭМП, должны проходить предварительный при поступлении и периодические профилактические медосмотры в соответствии с действующим законодательством.

Лица, не достигшие 18-летнего возраста, и женщины в состоянии беременности допускаются к работе в условиях воздействия ЭМП только в случаях, когда интенсивность ЭМП на рабочих местах не превышает ПДУ, установленных для населения.

В заключение следует отметить, что бурное развитие машиностроительных отраслей, электронной промышленности привело к широкому использованию электромагнитных волн и значительное число работников оказывается подверженным их воздействию. Взаимодействуя с тканями тела человека, ЭМИ вызывают определенные функциональные изменения. При интенсивном облучении эти изменения могут вызывать развитие различных нарушений состояния здоровья. Знание природы воздействия электромагнитных волн на организм человека, норм допустимых облучений, методов контроля интенсивности излучений и средств защиты от них является совершенно необходимым для обеспечения безопасных условий труда при работе с источниками электромагнитных излучений.

Литература

1. Неионизирующие электромагнитные излучения и поля / Физические факторы. Эколого-гигиеническая оценка и контроль: Руководство. – М.. Медицина, 1999. – Т.1. – С. 8-68.
2. Эффекты воздействия электромагнитных полей и излучений / Воздействие на организм опасных и вредных производственных факторов. Медико-биологические аспекты: Энциклопедия. – М., ИПК издательство стандартов, 2004. – Т.1. – С. 104-129.
3. Электромагнитное поле / Контроль физических факторов окружающей среды, опасных для человека: Энциклопедия. – М., ИПК издательство стандартов, 2003. – С. 10-63.
4. Блейк Левит Б. Защита от электромагнитных излучений: Полный справочник. – М., АСТ, 2007. – 448 с.