Тема 9. Электромагнитные поля и электромагнитные излучения радиочастотного диапазона
План
1. Источники электромагнитных полей радиочастот, классификация электромагнитных излучений с частотным спектром.
2. Воздействие электромагнитных полей на организм человека, уровни допустимого облучения.
3. Защита от электромагнитных излучений радиочастотного диапазона.
1. Источники электромагнитных полей радиочастот, классификация электромагнитных излучений с частотным спектром
Различают естественные и искусственные источники электромагнитных полей (ЭМП). В процессе эволюции биосфера постоянно находится под воздействием ЭМП природного происхождения (природный фон): электрическое и магнитное поля Земли, космические ЭМП, прежде всего генерируемые Солнцем. В эпоху научно-технического прогресса человечество создало и все шире использует искусственные источники ЭМП. В настоящее время ЭМП антропогенного происхождения значительно превышают естественный фон и является тем неблагоприятным фактором, чье влияние на человека из года в год кастет. Источниками, генерирующими ЭМП антропогенного происхождения, являются телевизионные и радиотрансляционные станции, установки для радиолокации и радионавигации, высоковольтные линии электропередач, промышленные установки высокочастотного нагрева, устройства, обеспечивающие мобильные и сотовые телефонные связи, антенны, трансформаторы и т. д. По сути, источниками ЭМП могут быть любые элементы электрической цепи, через которые проходит высокочастотный ток. ЭМП изменяется с той же частотой, что и ток который его создает.
Электромагнитные поля характеризуются определенной энергией, которая распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Основными параметрами электромагнитных волн являются: длина волны А, (м), частота колебания f (Гц), скорость распространения радиоволн с, практически равна скорости света с = 30108 м / с. Эти параметры связаны между собой следующей зависимостью:
В зависимости от частоты колебаний (длины волны) радиочастотные электромагнитные излучения делятся на ряд диапазонов (табл. 1).
Таблица 1. Спектр диапазонов электромагнитных излучений радиочастот
Примечание: диапазоны частот и длин волн включают верхнее значение параметра и исключают нижнее.
2. Воздействие электромагнитных полей на организм человека, уровни допустимого облучения.
Степень влияния ЭМП на организм человека зависит от диапазона частот, интенсивности и продолжительности действия, характера излучения (непрерывное или модулированное), режима облучения, размера облучаемой поверхности тела, индивидуальных особенностей организма.
ЭМП могут вызывать биологические и функциональные неблагоприятные эффекты в организме человека. Функциональные эффекты проявляются в преждевременной усталости, частых болях головы, ухудшении сна, нарушениях центральнои нервной (ЦНС) и сердечно-сосудистой систем. При систематическом облучении ЭМП наблюдаются изменения кровяного давления, замедление пульса, нервно-психические заболевания, некоторые трофические явления (выпадение волос, ломкость ногтей и др.). Современные исследования указывают на то, что радиочастотное излучение, воздействуя на ЦНС, является весомым стресс-фактором.
Биологические неблагоприятные эффекты воздействия ЭМП проявляются в тепловом и нетепловом действии. Сейчас достаточно изученным можно считать лишь тепловое воздействие ЭМП, которое приводит к повышению температуры тела и местного избирательного нагрева органов и тканей организма вследствие перехода электромагнитной энергии в тепловую. Такой нагрев особенно опасен для органов со слабой терморегуляцией (головной мозг, глаз, почки, желудок, кишечник, семенники). Например, излучение сантиметрового диапазона приводит к появлению катаракты, т.е. к постепенной потере зрения.
Механизм и особенности нетеплового действия ЭМП радиочастотного диапазона еще до конца не выяснены. Частично такое действие объясняют специфическим воздействием радиочастотного излучения на некоторые биофизические явления: биоэлектрическую активность, что может привести к нарушению установившегося течения химических и ферментных реакций; вибрацию субмикроскопических структур; энергетическое возбуждение (часто резонансное) на молекулярном уровне, особенно на конкретных частотах в так называемых окнах прозрачности.
Переменное ЭМП представляет собой совокупность магнитного и электрического полей и распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Основным параметром, характеризующим магнитное и электрическое поля являются напряженность: Н - напряженность магнитного поля, (А / м); Е - напряженность электрического поля (В /м).
Пространство вокруг источника ЭМП условно разделяют на ближнюю зону (зону индукции) и дальнюю зону (зону излучения). Для оценки ЭМП в этих зонах используют разные подходы. Ближняя зона охватывает пространство вокруг источника ЭМП, имеет радиус, который приблизительно равен 1/6 длины волны. В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована, поэтому интенсивность ЭМП оценивается отдельно напряженностью магнитных и электрических составляющих поля (неблагоприятное воздействие ЭМП в этой зоне преимущественно обусловлено электрической составляющей). В ближней зоне обычно находятся рабочие места с источниками электромагнитных излучений НЧ, СЧ, ВЧ, ОВЧ. Рабочие места с источниками электромагнитных излучений с длиной волны меньше, чем 1 м (УВЧ, СВЧ, НЗВЧ), находятся практически всегда в дальней зоне, в которой электромагнитная волна уже сформировалась. В этой зоне ЭМП оцениваются по количеству энергии (мощности), которая переносится волной в направлении своего распространения. Для количественной характеристики этой энергии применяют значения поверхностной плотности потока энергии, измеряемая в Вт/м2.
Допустимые уровни напряженности ЭМП радиочастотного диапазона согласно ГОСТ 121006-84 приведены в табл 2.
Таблица 2. Допустимые уровни напряженности электромагнитного поля радиочастотного диапазона
Примечание: единицы измерения частоты: кГц - килогерц (1 кГц = 10³ Гц); МГц - мегагерц (1 МГц = 10³ кГц) ГГц - гигагерц (1 ГГц =10³МГц)
Соблюдение допустимых значений ЭМП контролируют путем измерения напряжений и проводится периодически, но не менее одного раза в год, а также при вводе в эксплуатацию новых или модернизированных установок с источниками ЭМП, после их ремонта, переоборудования, а также при организации новых рабочих мест.