5.4. Источники и характеристики электромагнитных полей на рабочем месте с компьютером и их воздействие на человека

Стремительное развитие компьютерной техники привело к двум (с точки зрения гигиены труда) важным явлениям:

во первых – на рабочих местах пользователей этого нового достижения техники появились сложные электронные устройства, обладающие не только пространственными свойствами традиционных потребителей электроэнергии промышленной частоты 50 Гц, но и генерирующие внутри себя целый спектр электрических сигналов различной частоты и интенсивности;

во вторых – стал резко расширяться круг пользователей современной техники – от узких специалистов до многочисленных менеджеров и руководителей не только предприятий и фирм, но и государства, и особенно важно то, что новая техника вошла в быт, стала доступной в учебных учреждениях.

Достаточно скоро обнаружилось, что компьютер является источником недопустимых для здоровья человека электромагнитных полей.

Постепенно, по мере накопления соответствующей информации возникла проблема о возможности безопасного функционирования систем «прибор-человек", т.е. из сугубо технической области проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) переместилась в области биофизики, радиобиологии, санитарии, гигиены и здравоохранения. И если вначале в этом смысле интерес представлял диапазон высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ), где эффект воздействия на человеческий организм при значительной интенсивности излучения проявлялся сравнительно быстро, то постепенно санитарно-гигиенические службы вынуждены были обратить свое внимание на особенности жизни и трудовой деятельности человека в условиях длительного и практически непрерывного воздействия низких уровней электрических и магнитных полей, создаваемых бытовым и офисным электрооборудованием, питаемым от электросети промышленной частоты 50Гц.

Электромагнитная среда обитания фактически может быть рассмотрена как источник помех в отношении жизнедеятельности человека и биоэкосистемы. В этой связи возникают проблемы биоэлектромагнитной совместимости, как весьма сложная система взаимодействия живой природы и технических средств, источников электромагнитных полей.

Как известно, непременной составляющей персонального компьютера является дисплей (синоним – «монитор» или обобщающий термин – «видеодисплейный терминал» – ВДТ), обеспечивающий связь машины с оператором. Известно также, что дисплей является порождением телевизионной техники, и это последнее обстоятельство привело к возникновению проблемы. Дело в том, что вокруг работающего телевизора (или дисплея) из-за наличия высокого напряжения и широкого спектра электрических сигналов образуются статические и переменные электрические и магнитные поля (далее – электромагнитные поля), отрицательные результаты, воздействия которых на человека давно известны.

Появилось также много дополнительных электронных устройств, соединенных, как и компьютер, с электрической сетью частоты 50 Гц многочисленными и достаточно длинными шнурами.

Указанное обстоятельство приводит к необходимости рассматривать компьютер с позиции электромагнитных полей не только персонально [21], но и в комплексе с другим оборудованием, т.е. в виде рабочего места пользователя.

Под рабочим местом с компьютером, другими словами, с персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ) понимается обособленный участок общего рабочего помещения (кабинета, зала, цеха и т.п.), оборудованный необходимым комплексом технических средств вычислительной техники, и в пределах которого постоянно или временно пребывает пользователь (оператор) ПЭВМ в процессе своей трудовой деятельности. К понятию «рабочее место» относятся также и учебные места в компьютерных классах.

На рабочих местах (РМ) с ПЭВМ можно выделить два вида пространственных полей:

– поля, создаваемые собственно ПЭВМ;

• поля, порожденные другими (посторонними) окружающими рабочее место источниками.

Вклад собственного поля ПЭВМ в суммарное поле можно оценить по разности показаний измерительного прибора при работающей и выключенной (отключенной от розеток питающей сети) ПЭВМ при одном и том же положении и ориентации антенны измерителя.

Современная ПЭВМ является энергонасыщенным аппаратом с потреблением до 200-250 Вт, содержащим несколько электро– и радиоэлектронных устройств с различными физическими принципами действия. Поэтому она создает вокруг себя поля с широким частотным спектром и пространственным распределением, такие как:

– электростатическое поле;

– переменные низкочастотные электрические поля;

– переменные низкочастотные магнитные поля.

Потенциально возможными вредными факторами могут быть также:

• электромагнитное излучение радиочастотного диапазона;

• электромагнитный фон (электромагнитные поля, создаваемые сторонними источниками на рабочем месте с компьютерной техникой).

Электростатическое поле возникает за счет наличия электростатического потенциала (ускоряющего напряжения) на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). При этом появляется разность потенциалов между экраном дисплея и пользователем ПЭВМ. Наличие электростатического поля в пространстве вокруг ПЭВМ приводит, в том числе к тому, что пыль из воздуха оседает на клавиатуре ПЭВМ и затем проникает в поры на пальцах, вызывая заболевания кожи рук.

Электростатическое поле вокруг пользователя ПЭВМ зависит не только от полей, создаваемых дисплеем, но также от разности потенциалов между пользователем и окружающими предметами. Эта разность потенциалов возникает, когда заряженные частицы накапливаются на теле в результате ходьбы по полу с ковровым покрытием, при трении материалов одежды друг о друга и т.п.

В современных моделях дисплеев приняты кардинальные меры для снижения электростатического потенциала экрана. Тем не менее, разработчиками дисплеев применяются различные технические способы для борьбы с данным фактором, в том числе и, так называемый, компенсационный способ, особенность которого заключается в том, что снижение потенциала экрана до требуемых норм обеспечивается лишь в установившемся режиме работы дисплея. Соответственно, подобный дисплей имеет повышенный (в десятки раз более установившегося значения) уровень электростатического потенциала экрана в течение 20 – 30-ти секунд после своего включения и до нескольких минут после выключения, что достаточно для электризации пыли и близлежащих предметов.

Источниками переменных электрических и магнитных полей в ПЭВМ являются узлы, в которых присутствует высокое переменное напряжение, и узлы, работающие с большими токами.

Т ипичные пространственные распределения переменного магнитного поля и переменного электрического поля вокруг дисплея ПЭВМ показаны на рис. 5.8 и рис. 5.9, соответственно.

Р и с. 5.8. Силовые линии магнитного поля вокруг дисплея

Р и с. 5.9. Пространственная диаграмма распределения напряженности электрического поля вокруг дисплея (в горизонтальной плоскости)

По частотному спектру эти электромагнитные поля разделяются на две группы:

– поля, создаваемые блоком сетевого питания и блоком кадровой развертки дисплея; основной энергетический спектр этих полей сосредоточен в диапазоне частот до 1 кГц;

– поля, создаваемые блоком строчной развертки и блоком сетевого питания ПЭВМ (в случае, если он импульсный); основной энергетический спектр этих полей сосредоточен в диапазоне частот от 15 до 100 кГц.

По своему энергетическому спектру две указанные группы полей четко разделены. Этот факт успешно используется при испытаниях компьютерной техники, когда при оценке ее качества измеряют уровни создаваемых полей при широкой полосе пропускания в двух различных частотных поддиапазонах:

• первый поддиапазон – 5 Гц…2 кГц,

• второй поддиапазон – 2 кГц.... 400 кГц.

Электромагнитное поле имеет электрическую – Е и магнитную – В составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка напряженности электрического поля – Е и напряженности магнитного поля – В производится раздельно.

Пример спектральной характеристики напряженности электрического поля Е, создаваемого монитором компьютера в диапазоне частот 10 Гц…400 кГц, приведен на рис. 5.10.

Р и с. 5.10. Спектральная характеристика излучения монитора в диапазоне частот 10 Гц…400 кГц

Особо необходимо отметить, что в спектре электромагнитных полей, создаваемых дисплеем, присутствуют составляющие, частоты которых существенно ниже частоты кадровой развертки. Это низкочастотные электромагнитные колебания от единиц герц до нескольких десятков герц, частоты которых близки к частотам биоритмов человеческого организма. В этом принципиальное отличие дисплеев ПЭВМ по их потенциальной экологической опасности в сравнении с обычными бытовыми электроприборами и другими излучающими техническими средствами, которые по роду своего использования могут находиться (как и дисплей ПЭВМ) в близком контакте с человеком.

Электромагнитные поля, порожденные посторонними, т.е. не входящими в состав ПЭВМ, источниками, называют иногда фоновыми полями.

Низкочастотным электрическим фоном в технике принято называть естественную смесь в пространстве непреднамеренно создаваемых (побочных) переменных электрических и магнитных полей от постоянно функционирующих разнообразных стационарных источников.

Характер этих полей, их пространственное распределение и уровни определяются физическими особенностями источников, положением их по отношению к рабочему месту.

В бытовых условиях источниками фона является в первую очередь электропроводка, независимо от того, открытая она или скрытая, а также практически все электрооборудование: электрощиты для счетчиков, розетки, выключатели, светильники, холодильники, кондиционеры, вся электробытовая техника, телевизоры, радиоприемники и их сетевые шнуры. При этом «создателями» фона является не только электрооборудование данного помещения, но и имеющееся в соседних помещениях – по сторонам, сверху и снизу.

В качестве примера на рис. 5.11 продемонстрировано, как в помещении с хорошо заземленным (и не излучающим) компьютером на рабочем месте оператора ПЭВМ образуются электрические поля, создаваемые внешними (по отношению к данному помещению) источниками.

Р и с.. 5.11. Распределение фонового поля промышленной частоты 50 Гц (ориентировочно) от посторонних источников (1) по пространству помещения

В производственных офисных условиях создателями фона является в настоящее время в основном компьютерная техника, особенно прежних годов выпуска; всевозможная электротехника и оргтехника, средства связи и т.п. Наиболее интенсивными источниками электромагнитных полей являются питающие кабели, силовые щиты, светильники из ламп дневного света и особенно транзитные силовые кабели и мощные распределительные и регулирующие устройства. А вот производственные цеха, напичканные технологическим оборудованием и станками, высокого уровня фона электрического фона 50 Гц не имеют, но имеют повышенный фон магнитного поля.

Часто фоновые поля имеют общий источник – сеть электропитания, дающую существенный вклад в общий энергетический спектр полей на частоте 50 Гц и ее гармониках. Это вклад во многом зависит от организации электросети и контура заземления, удаленности и расположения рабочего места относительно розеток питания и других элементов сети.

Анализ фона от сетевого электропитания показывает, что кроме основной составляющей 50 Гц, в нем присутствуют поля гармоник.

Типичный спектральный состав фона в экранированном (т.е. защищенном от высокочастотных полей) помещении представлен на рис. 5.12.

Р и с. 5.12. Спектральный состав фона электрического поля в помещении:

 – в помещении отключены все энергопотребители;

 – в помещении включены энергопотребители

Замеры уровня электрического поля выполнены в центре экранированного помещения размером 5х6х6 м (на высоте 1 м от уровня пола) для случаев, когда:

а) в помещении отключены все энергопотребители (кроме измерителя электрического поля и спектранализатора);

б) в помещении включено 10 единиц технических средств, общее и местное освещение.

Уровень 125 дБ соответствует напряженности электрического поля спектральной составляющей на контролируемой частоте, равной 2 В/м.

Увеличение (уменьшение) спектральной составляющей на диаграмме на 20 дБ по отношению к уровню 125 дБ соответствует увеличению (уменьшению) ее уровня в единицах напряженности электрического поля в 10 раз по отношению к напряженности электрического поля, равной 2 В/м.

Особого внимания требуют случаи появления экстремальных электрических и магнитных полей посторонних источников, которые могут не только многократно превышать гигиенические требования, но и нарушают нормальную работу ПЭВМ и другой, связанной с ними техники. Так, например, магнитное поле промышленной частоты 50 Гц с напряженностью более 1000 нТл (1 мкТл) вызывает заметную для глаз пространственную и временную нестабильность (дрожание и мерцание) изображения на экране дисплея ПЭВМ с частотой, равной разности между частотой кадровой развертки дисплея и частотой 50 Гц. В таких случаях возникают эффекты опосредованного влияния на оператора ПЭВМ магнитного поля промышленной частоты 50 Гц, как показано на рис. 5.13.

Р и с.5.13. Механизм опосредованного влияния магнитного поля промышленной частоты 50Гц на оператора. ПЭВМ:

1 – непосредственное влияние магнитного поля на оператора ПЭВМ; 2 – воздействие магнитного поля на отклоняющую систему дисплея, вызывающее нестабильность изображения на его экране; 3 – дискомфорт, повышенная утомляемость при восприятии нестабильного изображения оператором ПЭВМ

Наличие механизмов неблагоприятного опосредованного влияния магнитных полей на человека является еще одной отличительной особенностью при использовании ПЭВМ в сфере жизнедеятельности человека по сравнению с использованием им других технических средств.

Рассмотрим более подробно влияние электромагнитных полей на здоровье пользователя компьютером.

Впервые значительное комплексное исследование возможного неблагоприятного действия электромагнитных полей на здоровье пользователей было проведено в 1984 году в Канаде. Поводом для проведения работы послужили многочисленные жалобы сотрудниц бухгалтерии одного из госпиталей. Для выявления причинных факторов были измерены все виды излучений, был распространен вопросник, касающийся всех видов воздействия на здоровье. В отчете по итогам работы была установлена однозначная связь заболеваемости с одним из ведущих факторов внешнего воздействия – электромагнитным полем, генерируемым монитором компьютера.

По обобщенным данным, у работающих за монитором от 2 до 6 часов в сутки функциональные нарушения центральной нервной системы происходят в среднем в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах, болезни сердечно-сосудистой системы – в 2 раза чаще, болезни верхних дыхательных путей – в 1,9 раза чаще, болезни опорно-двигательного аппарата – в 3,1 раза чаще. С увеличением продолжительности работы на компьютере соотношения здоровых и больных среди пользователей резко возрастает.

По данным Бюро трудовой статистики США в период с 1982 по 1990 г. наблюдалось восьмикратное увеличение случаев расстройства здоровья (нетрудоспособности) пользователей. Также, установлено, что частое воздействие электромагнитного излучения мониторов приводит в аномальным исходам беременности.

Исследования функционального состояния пользователя компьютера, проведенные в 1996 году Центром электромагнитной безопасности, показали, что даже при кратковременной работе (45 минут) в организме пользователя под влиянием электромагнитного излучения монитора происходят значительные изменения гормонального состояния и специфические изменения биотоков мозга. Особенно ярко и устойчиво эти эффекты проявляются у женщин. Замечено, что у групп лиц (в данном случае это составило 20%) отрицательная реакция функционального состояния организма не проявляется при работе с ПК менее 1 часа. Исходя из анализа полученных результатов, был сделан вывод о возможности формирования специальных критериев профессионального отбора для персонала, использующего компьютер в процессе работы.

По мнению ряда исследователей электростатическое поле мониторов напряженностью 15 кВ/м при одночасовой экспозиции играющих на компьютере подростков усиливает возбудительные процессы в центральной нервной системе и сдвигает вегетативный гомеостаз в сторону симпатического преобладания.

Исследования общих закономерностей реакции организма человека на воздействие ЭМП монитора проводились также на Украине. Результаты свидетельствуют, что среди прочих нарушений в функциональном состоянии организма, наиболее ярко выражены нарушения со стороны гормональной и иммунной систем. Отклонение в иммунном статусе, в равной степени как иммунодефицит, так и аутоиммунность, являются основополагающими в дискоординации процессов, которые поддерживают гомеостаз в организме в целом.

Обследование 1583 женщин, проведенное в Окленде (штат Калифорния, США) Кайзеровским медицинским центром, показало, что для женщин, более 20 часов в неделю пользующихся компьютерными терминалами, риск выкидыша на ранних и поздних стадиях беременности на 80 % выше, чем для женщин, которые выполняют ту же работу без дисплейных терминалов. По данным ученых Швеции существует 90 % вероятности, что у пользователей ВДТ в 1,5 раза чаще случаются выкидыши и у них рождается детей с врожденными пороками в 2,5 раза больше, чем у женщин других профессий. Нью-Йорский комитет по охране труда и профилактике профессиональных заболеваний считает, что беременные или имеющие намерения забеременеть женщины должны переводиться на работу, не связанную с использованием видеотерминалов.

Конечно, перечислением этих фактов не ограничивается неблагоприятное влияние ЭМП на рабочем месте на здоровье пользователя. Для этой ситуации облучения возможно проявление всех других биологических эффектов электромагнитного поля.

Электромагнитное поле компьютера влияет на аэроионный состав воздуха. Зонами, воспринимающими аэроионы в организме человека, являются дыхательные пути и кожа. Единого мнения относительно механизма воздействия аэроионов на состояние здоровья человека нет. Недостаток содержания легких аэроионов в помещениях с персональными компьютерами приводит к выраженному негативному эффекту. Субъективно недостаток легких аэроионов во вдыхаемом воздухе выражается в ощущении несвежести воздуха и нехватки кислорода. Наибольшее число жалоб, предъявляемых в условиях аэроионной недостаточности: неудовлетворительное самочувствие, повышенная утомляемость, частые головные боли, повышенное давление. Также негативно сказывается преобладание положительных аэроионов, которое может приводить к ухудшению самочувствия людей, бессоннице, утомлению, снижению работоспособности.

К зрительному утомлению пользователей компьютерами относят целый комплекс симптомов: появление «пелены» перед глазами, глаза устают, делаются болезненными, появляются головные боли, нарушается сон, изменяется психофизическое состояние организма. Необходимо отметить, что жалобы на зрение могут быть связаны как с упомянутыми выше факторами ВДТ, так и с условиями освещения, состоянием зрения оператора и др.

Существуют противоречивые данные о развитии миопии (близорукость) у пользователей компьютерами. По данным Калифорнийского Университета (США) из 150 человек, работающих на дисплеях в среднем по шесть часов в день в течение 4 лет, у 100 человек наблюдалась проблема с фокусировкой зрения. В связи с этим важно систематическое исследование лиц, работающих с компьютером, с целью его коррекции в случае необходимости.

У пользователей компьютерами проявляется синдром длительной статистической нагрузки (СДСН). При этом развивается мышечная слабость, изменения формы позвоночника. В США признано, что СДСН – профессиональное заболевания 1990-1991 годов с самой высокой скоростью распространения. При вынужденной рабочей позе, при статической мышечной нагрузке мышцы ног, плеч, шеи и рук длительно пребывают в состоянии сокращения. Поскольку мышцы не расслабляются, в них ухудшается кровоснабжение; нарушается обмен веществ, накапливаются биопродукты распада и, в частности, молочная кислота. У 29 женщин с синдромом длительной статической нагрузки бралась биопсия мышечной ткани, в которых было обнаружено резкое отклонение биохимических показателей от нормы.

Пользователи компьютеров часто находятся в состоянии стресса. По данным Национального Института охраны труда и профилактики профзаболеваний США (1990 г.) пользователи компьютеров в большей степени, чем другие профессиональные группы, включая авиадиспетчеров, подвержены развитию стрессорных состояний. При этом у большинства пользователей работа на компьютере сопровождается значительном умственным напряжением. Показано, что источниками стресса могут быть: вид деятельности, характерные особенности компьютера, используемое программное обеспечение, организация работы, социальные аспекты. Работа на компьютере имеет специфические стрессорные факторы, такие как время задержки ответа (реакции) компьютера при выполнении команд человека, «обучаемость командам управления» (простота запоминания, похожесть, простота использования и т.н.), способ визуализации информации и т.д. Пребывание человека в состоянии стресса может привести к изменениям настроения человека, повышению агрессивности, депрессии, раздражительности. Зарегистрированы случаи психосоматических расстройств, нарушения функции желудочно-кишечного тракта, нарушение сна, изменение частоты пульса, менструального цикла^. Пребывание человека в условиях длительно действующего стресс-фактора может привести к развитию сердечно-сосудистых заболеваний.

Экспериментально было доказано, что электростатическое поле способствуют отложению аэрозольных частиц на лице и что в зависимости от природы аэрозольных загрязняющих частиц, у некоторых чувствительных лиц могут возникать те или иные кожные реакции. В научной литературе описаны случаи развития дерматита на лице у пользователей компьютерами. Дерматит исчезал, если пользователей отстранили от работы с компьютером. Высказывается также предположение, что экзема развивается из-за наличия электростатического поля.

Весьма распространенным у пользователей компьютерами является поражение сухожилий кистей рук, так называемый, «запястный синдром", т.е. пользователи компьютерами жалуются на боли в запястьях. В дальнейшем возможно развитие контрактур.

Обобщенные данные о субъективных жалобах пользователей и возможные причины их проявления приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Субъективные жалобы пользователей персонального компьютера и возможные причины их происхождения

Субъективные жалобы	Возможные причины
Резь в глазах	Визуальные эргономические параметры монитора, освещение на рабочем месте и в помещении
Головная боль	Аэроионный состав воздуха в рабочей зоне, режим работы
Повышенная нервозность	Электромагнитное поле, цветовая гамма помещения, режим работы
Повышенная утомляемость	Электромагнитное поле, режим работы
Расстройство памяти	Электромагнитное поле, режим работы
Нарушение сна	Режим работы, электромагнитное поле
Выпадение волос	Электростатические поля, режим работы
Прыщи и покраснение кожи	Электростатические поле, аэроионный и пылевой состав воздуха в рабочей зоне
Боли в животе	Неправильная посадка, вызванная неправильным устройством рабочего места
Боль в пояснице	Неправильная посадка пользователя вызванная устройством рабочего места, режим работы
Боль в запястьях и пальцах	Неправильная конфигурация рабочего места, в том числе высота стола не соответствует росту и высоте кресла; неудобная клавиатура; режим работы

Таким образом, электромагнитные поля на рабочем месте с компьютером оказывают на здоровье человека существенное и разностороннее влияние.