Нормирование электромагнитных полей

В настоящее время в качестве определяющего параметра при оценке влияния поля как электрического, так и магнитного частотой до 10 – 30 кГц принято использовать плотность индуктированного в организме электрического тока. Считается, что плотность тока проводимости j< 0,1 мкА/см², индуктированного внешним полем, не влияет на работу мозга, так как импульсные биотоки, протекающие в мозгу, имеют большие значения.

В таблице 5.2.4 представлены возможные эффекты в зависимости от плотности тока, наведенного переменным полем в теле человека.

Таблица 5.2.4

Плотность индуктированного тока j, мкА/см2	Наблюдаемые эффекты
0.1	Нет
1,0	Мелькание световых кругов в глазах, аналогичное при надавливании на глазное яблоко
10 –50	Острые невралгические симптомы, подобные тем, что вызываются электрическим током, т.е. проявляется стимуляция сенсорных рецепторов и мышечных клеток
более 100	Возрастает вероятность фибрилляции желудочка сердца, остановка сердечной деятельности, длительный спазм дыхательных мышц, серьезные ожоги

Оценку опасности для здоровья человека выводят из связи между значением плотности тока, наведенного в тканях, и характеристиками ЭМП.

Плотность тока, индуктированного магнитным полем, определяется из выражения

J=π*R*γ*fB ,

(5.2.7)

где В – магнитная индукция, Тл, В= μН;

f – частота, Гц;

γ – удельная проводимость, См/м (Сименс на метр),

μ – магнитная проницаемость, Гн/м.5.2.3.1

Для удельной проводимости мозга принимают γ = 0,2 См/м, для сердечной мышцы γ = 0,25 См/м. Если принять радиус R = 7,5 см для головы и 6 см для сердца, произведение γ*R получается одинаковым в обоих случаях. При таком подходе безопасная для здоровья магнитная индукция получается равной около 0,4 мТл при 50 или 60 Гц, что эквивалентно напряженности магнитного поля Н <= 300 А/м.

Плотность тока, индуцированного в теле человека электрическим полем, оценивают по формуле j = k*F*Е, с различными коэффициентами k для области мозга и сердца. Для ориентировочных расчетов, поскольку важно оценить порядок плотности тока j, принято k =3.10^-3 См/Гц м.

В области частот от 30 до 100 кГц механизм воздействия полей через возбуждение нервных и мышечных клеток уступает место тепловому воздействию и в качестве определяющего фактора принимается удельная мощность поглощения.

При этом считается в соответствии с различными международными предписаниями, что для энергии, поглощенной телом человека, достаточно безопасным пределом является 0,4 Вт/кг (в стандарте ФРГ – VDE 0848, часть 2).

В диапазоне частот от 100 МГц до 3 ГГц следует учитывать резонансные эффекты в теле и в области головы, на что при нормировании должна быть сделана поправка.

Для предупреждения заболеваний, связанных с воздействием радиочастот, установлены предельно допустимые значения напряженности и плотности потока энергии (ППЭ) на рабочем месте персонала и для населения.

Согласно ГОСТ 12.1.006.–84 напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц -300 МГц на рабочих местах персонала в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ):

по электрической составляющей, В/м:

50 – для частот от 60 кГц до 3 МГц;

20 – для частот свыше 3 МГц до 30 МГц;

10 – для частот свыше 30 МГц до 50 МГц;

5 – для частот свыше 50МГц и до 300 МГц;

по магнитной составляющей, А/м:

5 – для частот от 60 кГц до 1,5 МГц;

0,3 – для частот от 30 МГц до 50 МГц.

Предельно допустимую плотность потока энергии в диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц на рабочих местах персонала устанавливают исходя из допустимого значения энергетической нагрузки W на организм и времени пребывания в зоне облучения, однако во всех случаях она не должна превышать 10 Вт/м², а при наличии рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 28 ° С) – 1 Вт/м².

Предельно допустимая плотность потока энергии (в принципе, это плотность мощности, судя по размерности Вт/м², но в технической литературе и нормативной документации, к сожалению, принят термин "плотности потока энергии") определяется по формуле

ППЭ = W/ Т,

(5.2.8)

где W – нормированное значение допустимой энергетической нагрузки на организм, равное 2 Вт/м² для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн, и 20 Вт/м² для облучения от вращающихся и сканирующих антенн;

Т– время пребывания в зоне облучения, ч.

Предельно допустимая ППЭ при эксплуатации микроволновых печей не должна превышать 0,1 Вт/м² при трехкратном ежедневном облучении по 40 мин и общей длительности облучения не более 2 ч в сутки.

Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического (10) и магнитного полей (9) частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем и регламентируются “Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты” № 5802–91 и ГОСТ 12.1.002–84.

Влияние электрических полей переменного тока промышленной частоты в условиях населенных мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами) ограничивается “Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты” № 2971–84.

Нормирование уровней напряженности ЭСП осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.045–84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах.

Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона проводится по ГОСТ 12.1.006–84 и Санитарным правилам и норам СанПиН 2.2.4/2.1.8.055–96. В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку.

Ионизирующие излучения

Источники ИИ

Ионизирующиминазываются излучения, которые способны прямо или косвенно ионизировать среду, т.е. создавать в ней заряженные атомы и молекулы – ионы.

Такими свойствами обладают альфа– и бета – частицы, потоки нейтронов, имеющие корпускулярную природу, а также гамма– и рентгеновские электромагнитные излучения.

Естественными источниками ионизирующих излучений являются высокоэнергетические космические частицы, которые, растрачивая свою энергию в атмосфере Земли, порождают ионизирующие радиоактивные изотопы и большое количество вторичных ионизирующих излучений (гамма–кванты, бета–частицы, мезоны).

Кроме того, в земной коре рассеяны долгоживущие радиоизотопы калий–40, уран–238, уран–235, торий–232 и др., являющиеся источниками альфа– и бета–частиц, гамма–квантов и др.

Распад урана и тория сопровождается образованием радиоактивного газа радона, который из горных пород постоянно поступает в атмосферу и гидросферу и присутствует в небольших концентрациях повсеместно.

Искусственными источниками, вносящими наибольший вклад в формирование фонового ионизирующего излучения, являются радиоактивные выпадения от ядерных взрывов, выбросы атомных электростанций (АЭС), заводов по переработке ядерного топлива, выбросы тепловыми электростанциями золы, содержащей естественные радиоактивные торий и радий.

Кроме того, быстрое развитие науки и техники привело к широкому использованию в различных сферах деятельности других источников ионизирующих излучений:

· мощные облучатели;

· аппараты для лучевой терапии;

· радиационные дефектоскопы;

· радиоизотопные термоэлектрические генераторы;

· толщиномеры;

· плотномеры, влагомеры, высотомеры;

· измерители и сигнализаторы уровня жидкости;

· нейтрализаторы статического электричества;

· электрокардиостимуляторы; пожарные извещатели и др.

Определенному облучению люди подвергаются также при медицинских процедурах, изотопной и рентгеновской диагностике и радиационной терапии, при просмотре телепередач и работе на дисплеях.

Успешно работающие в ряде стран атомные электростанции являются источниками незначительного загрязнения внешней среды вблизи АЭС. Однако они могут стать причиной глобального загрязнения целым рядом как коротко–, так и долгоживущих радионуклидов, что и произошло на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

Ядерные ионизирующие излучения возникают при превращениях атомных ядер.

Альфа – частицы представляют собой поток ядер атомов гелия, возникающей при радиоактивном распаде ядер (например, плутония–239) или при ядерных реакциях. Энергия потока альфа–частиц лежит в пределах от 4 до 10 МэВ (в реакторах до сотен МэВ).

Опасными участками облучения альфа–частицами являются долго незаживающие ожоги на коже после контакта с их; мощными источниками. Особенно опасно попадание альфа–частиц внутрь организма.

Бета – излучения (поток электронов или позитронов) возникают также при радиоактивном распаде ядер (цезий–137, стронций–90 и др.). Скорость распространения бета–частиц близка к скорости света, а их энергия достигает 3,5 МэВ.

Бета – частицы представляют опасность для глаз, вызывая катаракту.

Нейтронное излучение (поток нейтронов) возникает при ядерных реакциях и работе ускоряющих и энергетических ядерных установок. Энергия нейтронов достигает 20 и более МэВ.

Нейтроны обладают большой проникающей способностью и в меньшей степени ионизирующей способностью.

Гамма – излучение представляет собой высокочастотное электромагнитное излучение (10²⁰–10²² Гц), возникающее в результате разряда (переход атомов из одного энергетического состояния в другое) возбужденных состоянии ядер атома в процессе ядерных реакций или радиоактивного распада некоторых нуклидов (цезий – 137).

Максимальная энергия гамма–лучей достигает 3 МэВ. Они характеризуются малым ионизирующим действием и большой проникающей способностью, чем особенно опасны, так как приводят к глубинному поражению внутренних органов.

Рентгеновское излучение – это электромагнитное излучение частотой 10¹⁷ − 10¹⁹ Гц, возникающее в результате электронной бомбардировки анода (характеристическое излучение) и резкого торможения электронов в веществе (тормозное излучение).

Рентгеновские лучи обладают малым ионизирующим действием (несколько пар ионов на 1 см пути воздуха) и большой глубиной проникновения, чем также, как и гамма–лучи, опасны для внутренних органов.