38

Лекция 3. Негативные воздействия энергетических факторов на человека План:

1. Электромагнитные поля и излучения.

2. Неионизирующие излучения.

3. Электрический ток.

4. Ионизирующие излучения (самостоятельно).

1. Неионизирующие электромагнитные излучения

Электромагнитное поле (ЭМП) – это особая форма материи, представляющая собой взаимосвязанные электрическое и магнитное поля. На практике для характеристики электромагнитной обстановки используют термины «электрическое поле» (54), «магнитное поле» (19), «электромагнитное поле» (55).

Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле - вихревое электрическое поле: обе компоненты, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).

Важной характеристикой электромагнитной волны является длина волны λ, которая связана с частотой электромагнитных колебаний f соотношением:

,

(4.24)

где υ – скорость распространения электромагнитных волн в данной среде.

Все существующие электромагнитные излучения (ЭМИ) различаются частотой колебаний и длиной волн. Они сгруппированы по видам излучения (таблица 4.20) и обладают различающимися между собой физической природой и биологическим действием на организм человека.

Таблица 4.20 – Классификация излучений на производстве в соответствии с международным регламентом

Вид излучения	Диапазон частот, Гц	Длина волны, м, или заряд частиц
ЭМИ (поля радиочастотного диапазона)	3·104...3·105 низкочастотные (НЧ)	104...103 километровые
	3·105...3·106 среднечастотные (СЧ)	103...102 гектометровые
	3·106...3·108 высокочастотные (ВЧ)	100.. .10 декаметровые
	3·107...3 ·108 очень высокочастотные (ОВЧ)	10... 1 метровые
	3·108...3·109 ультравысокочастотные (УВЧ)	1...0.1 дециметровые
	3·109...3·1010 сверхвысокочастотные (СВЧ)	0,1. ..0,01 сантиметровые
	3·1010...3·10и крайневысокочастотные (КВЧ)	10-2... 10-3 миллиметровые
ЭМИ оптического диапазона:
инфракрасное	3·1012...4·1016	10-4.. .7, 5·10-7
видимое	4·1016...7,5·1016	7,5·10-7. ..4·10-7
ультрафиолетовое	7,5·1016....3·1017	4 ·10-7.. 10-9
Лазерное излучение	От ультрафиолетовой до инфракрасной области
Ионизирующие излучения:
рентгеновское и γ-излучение		2·10-9.. .1,9·10-12
α-излучение		Положительно заряженные
β-излучение		Отрицательно заряженные
позитронное		Положительно заряженные
нейтронное		Не несущие заряда

Область распространения электромагнитных волн от источника излучения условно разделяют на три зоны: ближнюю (имеющую радиус менее 1/6 длины волны), промежуточную и дальнюю (расположенную на расстоянии более 1/6 длин волн от источника). В зоне индукции (ЭМ поле еще не сформировалось, электрическое и магнитное поля действуют отдельно), в зоне излучения ЭМ поле сформировано.

Радиус зоны индукции зависит от длины волны излучения. Для токов промышленных частот размер промежуточной зоны уходит на несколько десятков километров. Начиная с СВЧ, зона индукции становится маленькой, волновая зона становится большой и человек оказывается в волновой зоне (таблице 4.21)

Электромагнитные поля биологически активны – живые существа реагируют на их воздействие. Однако у человека нет специального органа чувств для определения ЭМП (за исключением оптического диапазона). Наиболее чувствительны к электромагнитным полям центральная нервная система, сердечно-сосудистая, гормональная и репродуктивная системы.

Таблица 4.21 – Зоны воздействия ЭМП

Ближняя зона	Промежуточная зона	Дальняя зона
Воздействие ЭМП характеризуется: -напряженностью электрической составляющей поля (Е, В/м) - напряженностью магнитной составляющей поля (Н, А/м)	Воздействие ЭМП характеризуется: -напряженностью электрической составляющей поля (Е, В/м) - напряженностью магнитной составляющей поля (Н, А/м) - плотностью потока энергии (П, Вт/м2)	Воздействие ЭМП оценивается плотностью потока энергии (П, Вт/м2)

Воздействие электростатического поля (ЭСП) (57) на человека связано с протеканием через него слабого тока. Они достаточно широко используются в промышленности для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов и т. д. Вместе с тем существует целый ряд производств и технологических процессов по изготовлению, обработке и транспортировке диэлектрических материалов, где отмечается образование электростатических зарядов и полей, вызванных электризацией перерабатываемого продукта (текстильная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, химическая промышленность и др.). В энергосистемах ЭСП образуются вблизи работающих электроустановок, распределительных устройств и ЛЭП постоянного тока высокого напряжения. При этом имеет место также повышенная ионизация воздуха и возникновение ионных токов.

ЭСП – фактор, обладающий сравнительно низкой биологической активностью. 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 субъективные жалобы невротического характера (головная боль, нарушение сна, ощущение «удара током» и т. п.). Объективно обнаруживаются нерезко выраженные функциональные сдвиги, не имеющие каких-либо специфических проявлений. Кровь устойчива к воздействию ЭСП. Отмечается лишь некоторая тенденция к снижению показателей красной крови (эритроциты, гемоглобин), незначительному лимфоцитозу и моноцитозу. Электростатическое поле, помимо собственно биофизического воздействия на человека, обуславливает накопление в пространстве между пользователем и экраном пыли, которая затем с вдыхаемым воздухом попадает в организм и может вызвать бронхо-легочные заболевания и аллергические реакции. Кроме того, пыль оседает на клавиатуре ПЭВМ и, проникая затем в поры пальцев, может провоцировать заболевания кожи рук.

Источниками постоянных магнитных полей (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 приборостроении, в магнитных шайбах подъемных кранов и др. фиксирующих устройствах, в магнитных сепараторах, устройствах для магнитной обработки воды, магнитогидродинамических генераторах (МГД), установках ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и

При воздействии ПМП могут наблюдаться нарушение функции нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в составе крови. При локальном действии магнитных полей (прежде всего руки) появляется ощущение зуда, бледность и синюшность кожных покровов, отечность и уплотнение, а иногда и ороговение кожи.

Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ) являются частью сверхнизкочастотного диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в быту; диапазон ПЧ представлен в нашей стране частотой 50 Гц (в ряде стран Американского континента 60 Гц). Основными источниками ЭМП ПЧ, создаваемыми в результате деятельности человека, являются различные типы производственного и бытового электрооборудования переменного тока, в первую очередь подстанции и воздушные ЛЭП сверхвысокого напряжения (СВН). Поскольку соответствующая частоте 50 Гц длина волны составляет 6000 км, человек подвергается воздействию фактора в ближней зоне. Гигиеническая оценка ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по электрическому и магнитному полям.

При изучении состояния здоровья лиц, подвергавшихся производственным воздействиям ЭМП ПЧ при обслуживании подстанций и воздушных ЛЭП напряжением 220, 330, 400, 500 кВ отмечены изменения состояния здоровья. У персонала, обслуживающего подстанции напряжением 500 кВ, отмечались жалобы неврологического характера (головная боль, повышенная раздражительность, утомляемость, вялость, сонливость), а также нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. Были выявлены некоторые функциональные изменения нервной и сердечно-сосудистой систем в форме вегетативной дисфункции (тахи- и брадикардия, артериальная гипертензия или гипотония, лабильность пульса, гипергидроз). Имеются данные об изменении таких показателей, как содержание холестерина в крови, сдвиг соотношения полов в потомстве, тенденция к увеличению хромосомных аберраций в соматических клетках (лимфоцитах крови).

Реакции организма человека на воздействие электромагнитных полей (ЭМП) приведены на рисунке 4.13.

Рисунок 4.13 – Действие магнитных и электрических полей

Нормирование ЭМП осуществляется по ПДУ напряжённости электрического и магнитного полей в зависимости от времени пребывания и регламентируется ГОСТ 12.1.002.

Допустимое время пребывания в электрическом поле (ЭП) напряжённостью 5 - 20 кВ/м определяется по формуле:

,

(4.25)

где Т – время пребывания, ч;

Е – напряжённость ЭП, кВ/м.

Нормирование электростатических полей осуществляется с учетом времени пребывания в поле в соответствие с ГОСТ 12.1.045. Нормируемым параметром является напряженность электростатического поля Е, кВ/м. Предельное значение этой величины Е_ПДУ = 60 кВ/м при условии пребывания в зоне воздействия поля не более 1 часа. В диапазоне напряженностей 20-60 кВ/м устанавливается допустимое время пребывания в поле без средств защиты Т_доп

,

(4.26)

где T_доп – допустимое время без СИЗ, ч;

E_ПДУ – ПДУ напряжённости ЭСП, ЕПДУ = 60 кВ/м;

E_ф – фактическое значение напряжённости, кВ/м.

При напряженности менее 20 кВ/м пребывание персонала в электростатическом поле не ограничивается.

На рабочих местах с ПЭВМ напряженность электростатического поля не должна превышать 15 кВ/м.

Оценка и нормирование постоянного магнитного поля осуществляется по уровню магнитного поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в мТл. ПДУ напряженности (индукции) ПМП на рабочих местах представлены в таблице 4.22.

    

Таблица 4.22 – ПДУ постоянного магнитного поля

Время воздействия за рабочий день, минуты	Условия воздействия
	Общее		Локальное
	ПДУ напряженности, кА/м	ПДУ магнитной индукции, мТл	ПДУ напряженности, кА/м	ПДУ магнитной индукции, мТл
0-10	24	30	40	50
11-60	16	20	24	30
61-480	8	10	12	15

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

Применительно к ЭМП токов промышленной частоты (50 Гц) нормируются раздельно напряженности электрического и магнитного полей. Предельное значение напряженности электрического поля Е_пред = 25 кВ/м. При этом нормируется и время пребывания в поле (таблица 4.23).

Таблица 4.23 – Нормирование электрических полей токов промышленной частоты

Напряженность электрического поля, Е, кВ/м	Время пребывания
Менее 5	В течение всей смены
5 - 20	(50/Е) – 2, час
20 - 25	Не более 10 минут

Напряженности магнитного поля токов промышленной частоты установлены для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (таблица 4.24).

Таблица 4.24 – Нормирование магнитных полей токов промышленной частоты

Время пребывания в поле, час	Напряженности магнитного поля кА/м
	При общем воздействии	При локальном воздействии
Не более 1	1,6	6,4
2	0,8	3,2
4	0,4	1,6
8	0,08	0,8

Источниками электромагнитных волн радиочастотного диапазона являются трансформаторы, индукционные катушки, радиостанции большой мощности, воздушные линии электропередач с напряжением 1000 В (ВЛ) и т. п. воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона определяется плотность потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывное, прерывистое, импульсное), размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма. Воздействие ЭМИ диапазона радиочастот может проявляться в различной форме – от незначительных изменений в некоторых системах организма до серьезных нарушений во всем организме. Поглощение организмом человека энергии ЭМИ вызывает тепловой эффект. Начиная с определенного предела организм человека не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, их температура может повышаться.. в связи с этим воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей и органов с недостаточно интенсивным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к ожогам роговицы. При длительном воздействии ЭМИ радиочастотного диапазона даже умеренной интенсивности могут произойти расстройства нервной системы, обменных процессов, изменения состава крови. Могут также наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей (рисунок 4.14). На ранней стадии нарушения носят обратимый характер, но в дальнейшем происходят необратимые изменения в состоянии здоровья, стойкое снижение работоспособности и жизненных сил.