МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Экология электромагнитных неионизирующих излучений

(медико-биологические, нормативные и технические аспекты)

Ижевск 2007

УДК 538.114.; 621.317

Рецензент д-р технических наук, профессор Севастьянов Б.В.

Авторы: Ломаев Г. В., Рябов Ю.Г., Каримова Г.В., Бондарева Н.В., Байкова Е.Н.

Экология электромагнитных неионизирующих излучений (медико-биологические, нормативные и технические аспекты) / Ломаев Г.В., Рябов Ю.Г., Каримова Г.В., Бондарева Н.В., Байкова Е.Н..; Под ред. Ломаева Г. В. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2007. – 122 с.

Данная книга представляет собой методическое пособие для студентов вузов и написана на основе анализа современной литературы, посвященной проблеме воздействия электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье человека. Она содержит сведения о влиянии на биосистемы и человека ЭМП, возникающих как в условиях промышленного производства, так и генерируемых бытовыми электроприборами и установками, аудио-, видео- и радиосистемами, видеодисплейными терминалами и т.п. Полезная информация для работников санитарно-эпидемиологических служб – это полное и систематизированное изложение сведений о допустимых нормах полей и излучений. Отдельная глава посвящена гигиеническому нормированию воздействия ЭМП на человека. Инженер получит сведения об арсенале технических средств для обнаружения опасных зон, измерения уровней излучений, а также средствах защиты от них.

Предназначается для специалистов, интересующихся вопросами экологии и безопасности жизнедеятельности, а также аспирантов и студентов различных специальностей, связанных в своей работе и учебе с медицинскими, биологическими, правовыми и инженерно-техническими проблемами.

© Ломаев Г.В. и др., 2007

© Издательство ИжГТУ, 2007

Список принятых сокращений

• АФС – антенно-фидерные системы

• БМБ – большая магнитная буря

• БС – базовые станции

• ВДТ - видеодисплейный терминал ЭВМ

• ВДУ - временно допустимые уровни

• ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения

• ВЧ - высокая частота; высокочастотный

• ГМП – гипогеомагнитные поля

• ГН - гигиенические нормативы

• ДВ – длинные волны; длинноволновой

• ДМ – диагностический магнитометр

• ИЗМИРАН – Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн

• КВ - короткие волны; коротковолновой

• КВЧ - крайне высокие частоты

• ЛЭП - линия электропередачи

• МБ – магнитная буря

• МП – магнитное поле

• МРТ – мобильные радиотелефоны

• МЧД – магнито - чувствительный датчик

• НЧ - низкая частота; низкочастотный

• ПДУ – предельно допустимые уровни

• ПК - персональный компьютер

• ПМП – постоянное магнитное поле

• ППЭ – плотность потока энергии

• ПРЦ – передающие радиоцентры

• ПЧ - промышленная частота

• РТПЦ – радиотехнические передающие центры

• СанПиН – санитарные правила и нормы

• СВ – средние волны; средневолновой

• СВЧ - сверхвысокочастотный

• СН – санитарные нормативы

• СЭ – статическое электричество

• УВЧ - ультравысокочастотный

• УНЧ – ультранизкочастотный

• ЦНС - центральная нервная система

• ЧМ – частотно-модулированный

• ЭкП – экранированная палата

• ЭЛТ - электронно-лучевая трубка

• ЭМИ - электромагнитное излучение

• ЭМП - электромагнитное поле

• ЭП - электрическое поле

• ЭстП – электростатическое поле

Введение

Качество жизни человека в цивилизованной в техническом отношении окружающей среде зависит не только от выхлопных газов, но и от проблем, вызванных электрификацией, химизацией и ионизацией. По данным Всемирной организации здравоохранения электромагнитные излучения относятся к числу наиболее опасных, как и радиация.

Электромагнитные поля (ЭМП) – один из постоянно действующих факторов среды обитания. Все живое испытывает на себе их влияние непрерывно в течение всего жизненного цикла. Многие исследователи сходятся во мнении, что естественные электромагнитные поля являются одним из факторов эволюции жизни.

Естественные электромагнитные поля окружают нас от рождения до смерти. Мы живем в электрическом поле (ЭП) сферического конденсатора, наружная оболочка которого (ионосфера) имеет положительный заряд, а внутренняя оболочка (Земля) - отрицательный. Диэлектриком между ними служит плохо проводящая воздушная среда. Под влиянием разности потенциалов между ионосферой и Землей постоянно протекает ток, общая величина которого достигает 2000 А. Площадь поверхности Земли составляет 5,1·10⁸ км². Поэтому через 1м² поверхности в среднем протекает постоянно ток 4·10^-12 А/м², т.е. 4 пА. Соответственно, через стоящего или сидящего в ясную погоду в поле человека протекают токи 1-2 пА.

Средние напряженности (градиенты) электрической и магнитной составляющих ЭМП атмосферы Земли составляют для широты Москвы

E=-140 В/м и H=50 А/м соответственно. Наши суточные и месячные биоритмы, благоприятные и неблагоприятные дни тесно связаны с периодическими изменениями (вариациями) векторов напряженности этих полей по величине и направлению в пределах до 80% от средних значений. Выделяются солнечно-суточные вариации, вызванные суточным движением Земли вокруг Солнца, лунно-суточные, годовые, циклические с периодом 11 лет, связанные с изменением солнечной активности.

Воздействие корпускулярного излучения Солнца на постоянное магнитное поле Земли вызывает магнитные бури (МБ), которые начинаются одновременно на всем Земном шаре и имеют цикличность 27 суток, связанную с цикличностью оборотов Солнца и появления в его атмосфере коронарных дыр.

Бывают большие магнитные бури (БМБ), реально прогнозируемые за 1-5 суток, и связанные с активными непериодическими явлениями на Солнце (вспышками и протуберанцами). БМБ являются следствием воздействия солнечного ветра на магнитосферу Земли во время этих явлений и сопровождаются быстрым (в течение от одного до десятков часов) изменением магнитного поля на поверхности Земли с амплитудами от 100 до 500 нТл и более. Нормальные суточные вариации МП Земли, например, в средних геомагнитных широтах, при этом не превышают 50...80 нТл. Во время БМБ нарушается плавное течение суточного биологического ритма человека. Меняется давление крови, ухудшается самочувствие. Эти взаимодействия потока частиц с полем Земли вызывают глобальные перемещения воздушных масс в атмосфере, землетрясение, появление северных сияний, нарушения радиосвязи и т.п.

В течение года напряженность ЭП Земли колеблется, имея максимум летом и минимум зимой; в суточных колебаниях напряженности наблюдаются максимум в ранние утренние часы и минимум в ночные. Вертикальная составляющая ЭП Земли значительно превосходит его горизонтальные составляющие, а суточные вариации составляют до 120 В/м. Дважды в сутки около 2 и 14 часов фиксируются пониженные значения ЭП. В это время у людей регистрируется снижение артериального давления, учащаются смерти и роды.

На изменения ЭП влияют грозы, дождь, снег, сход снежных лавин в горах и другие природные явления. Надвигающаяся при грозе туча вызывает увеличение напряженности электрического поля не менее чем в 100 раз. Напряженность ЭП на поверхности Земли достигает значений 5000 В/м, а на высоте многоэтажного дома – до 30000 В/м. В воздухе образуются тяжелые положительные ионы кислорода, которые не усваиваются организмом. Становится тяжело дышать, начинает изменяться давление крови. После грозы в воздухе образовывается избыток легких отрицательных ионов. Становится легко дышать, давление нормализуется.

Но все это (даже с аномалиями вроде гроз и магнитных бурь) – естественный фон жизни человека. Природные электромагнитные воздействия на человека длятся от нескольких до десятка минут, поэтому последствия от них, как правило, исчезают на вторые-третьи сутки.

Однако стремительный научно-технический прогресс, сопровождающийся электрификацией и электронизацией, внес весьма существенные изменения. Цивилизация окружила нас «прогрессивными» материалами, опутала проводами с электрическим током и обволокла ЭМП, породив проблемы защиты от источников воздействий, действующих на человека на производстве, в быту и транспорте. Отдельная глава посвящена системе санитарно- гигиенического нормирования электромагнитных полей в России. В данной главе приведены государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности. В связи с введением в действие с

1мая 2003 г. Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов «Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191.—03» считать, утратившими силу с момента их введения «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля» № 1757—77. «Предельно допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами» № 1742—77, «Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействии электрических полей промышленной частоты (50 Гц)» № 5802 – 91, «Переменные магнитные поля промышленной частоты (50Гц)» в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.723—98», «Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц» № 3206 85, «Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электромагнитных полей (ЭМП) диапазон частот 10—60 кГц» №5803—91 и электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ), СанПиН 2.2.4/2.1.8.055—96 (пункты 2.1.1, 2.3, 3.1.—3.8, 5.1,—5.2. 7.1—7.11, 8.1—8.5, а также пункты 1.1, 3.12, 3.13 и др.). Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191.—03» приведены в приложении 1. В наши дни проблема здоровья и защиты людей, находящихся под воздействием ЭМП, вызывает все больший интерес.

Данная книга представляет собой методическое пособие для студентов вузов и написана на основе анализа современной литературы, посвященной проблеме воздействия электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье человека. Она содержит сведения о влиянии на биосистемы и человека ЭМП, возникающих как в условиях промышленного производства, так и генерируемых бытовыми электроприборами и установками, аудио-, видео- и радиосистемами, видеодисплейными терминалами и т.п. Полезная информация для работников санитарно-эпидемиологических служб – это полное и систематизированное изложение сведений о допустимых нормах полей и излучений. Отдельная глава посвящена гигиеническому нормированию воздействия ЭМП на человека. Инженер получит сведения об арсенале технических средств для обнаружения опасных зон, измерения уровней излучений, а также средствах защиты от них.

Предназначается для специалистов, интересующихся вопросами экологии и безопасности жизнедеятельности, а также аспирантов и студентов различных специальностей, связанных в своей работе и учебе с медицинскими, биологическими, правовыми и инженерно-техническими проблемами.

При подборе материала и оформлении книги принимали участие сотрудники и студенты Ижевского государственного технического университета приборостроительного и гуманитарного факультетов кафедр «Приборы и методы контроля качества» и «Инженерной экологии» Житлухина Ю.В., Боровикова М.В., Пантюхина С.А., Шадрина П.Н., Мустакимов В.В., Кривоногова А.А., Романова Т.В и другие. Всем им авторы приносят свою благодарность.

Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны – от волн, длина которых исчисляется десятимиллионными долями миллиметра, до длинных, измеряемых километрами. В. И. Вернадский (1926)