Гончарук Е.И. Коммунальная гигиена 2006

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВИБРАЦИИ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

значительный дискомфорт, 14,4% — на раздражающее действие и лишь 27,5% не ощущали никаких проявлений вибрации.

Принимая во внимание строительство новых линий метрополитена, в Киеве также проведен массовый опрос населения по специальной анкете с измерени- - ем параметров вибрации. Регулярно повторяемые через 1,5—2 мин колебания пола, стен, дрожание мебели обусловливали разные реакции — от беспокой­ ства до появления сильной раздражительности, сопровождавшейся наруше­ нием сна.

Степень неблагоприятного воздействия вибрации зависит от уровня виб­ рации (или расстояния до источника низкочастотных колебаний), периода су­ ток, возраста, вида деятельности и состояния здоровья человека. Наибольшие уровни вибрации, зарегистрированные в жилых зданиях в радиусе 20 м от их источника, вызывали жалобы у 73% жителей. С увеличением расстояния коли­ чество жалоб уменьшалось, и на расстоянии 35—40 м от источника вибрации колебания ощущали лишь 17% жителей. При этом уровне виброускорение на ведущих частотах составляло 27—25 дБ.

Клинико-физиологическое обследование группы населения, подвергавший­ ся воздействию механических колебаний от объектов рельсового транспор­ та, показало объективные физиологические изменения функционального со­ стояния отдельных систем организма, носящие фазный характер. Так, при не­ продолжительном воздействии вибрации (1,5 года) на первый план выступают функциональные нарушения со стороны центральной нервной системы в виде астенического, астеновегетативного синдромов и неврастении. В группе насе­ ления с более длительным сроком проживания (7 лет) чаще регистрируются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы. Это свидетельствует о необходимости гигиенического нормирования вибрации в условиях жилища, т. е. разработки технических и планировочных мероприятий для снижения ви­ брации в городской среде.

В нашей стране допустимые уровни вибрации в жилых зданиях, правила их измерения и оценка регламентированы "Санитарными нормами допустимых уровней вибрации в жилых зданиях", утвержденными МЗ.

Основными нормированными параметрами вибрации являются средне­ квадратичные величины виброскорости (допускается также использование виб­ роускорения или вибросмещения) в октавных полосах со среднегеометричес­ кими значениями частот 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц, выраженных в виде уровней виб­ рации.

Допустимые величины уровней вибрации в любом направлении (верти­ кальном или горизонтальном) в жилых помещениях определяют по табл. 104 с поправками, которые содержаться в табл. 105. Поправки ^нормативным уров­ ням вносят в соответствии с характером вибрации, периодом суток и продол­ жительностью ее влияния.

Постоянной считается вибрация, уровень которой во время измерения прибором с характеристикой "медленно" в течение не менее чем 10 мин изме­ няется на ±3 дБ. Непостоянной считается вибрация, уровень которой во время измерения прибором с характеристикой "медленно" за период не менее 10 мин

571

РАЗДЕЛ V. ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Т А Б Л И Ц А 104

Нормативные уровни вибрации в жилых помещениях, дБ

Снижение вибрации в помещениях может быть достигнуто целесообраз­ ным расположением оборудования в здании. Оборудование, создающее значи­ тельные динамические нагрузки, рекомендуют устанавливать в подвалах или на отдельных фундаментах, не связанных с каркасом здания. На перекрытии желательно размещать оборудование в местах, отдаленных от защищающих объектов. Если невозможно обеспечить достаточное снижение вибрации и шу­ ма, возникающих во время работы центробежных машин, указанными метода­ ми, следует предусмотреть их изоляцию.

Виброизоляция агрегатов достигается за счет их размещения на специаль­ ных виброизоляторах (упругих элементах, имеющих малую жесткость), при­ менения гибких элементов (вставок) в системах трубопроводов и коммуника­ ций, соединенных с оборудованием, мягких прокладок для трубопроводов и коммуникаций в тех местах, где они проходят через ограждающие конструк­ ции или крепятся к ним. Гибкие соединения трубопроводов в насосных уста­ новках нужно предусматривать как в нагнетающей, так и во всасывающей (как можно ближе к насосной установке) линиях. В качестве гибких вставок можно использовать резиново-тканевые рукава с металлическими спиралями.

Для снижения вибрации, передающейся на несущую конструкцию, ис­ пользуют пружинные или резиновые виброизоляторы. Для агрегатов, скорость

572

• ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

вращения которых менее 1800 об/мин, рекомендуются пружинные виброизо­ ляторы; при скорости вращения свыше 1800 об/мин допускается применение резиновых виброизоляторов. Следует иметь в виду, что срок работы резино­ вых виброизоляторов не превышает 3 лет. Стальные виброизоляторы долго­ вечны и надежны в работе, но они эффективны при виброизоляции с низкими частотами и недостаточно снижают передачу вибрации с высокими частотами (слухового диапазона), обусловленную внутренними резонансами пружин эле­ ментов. Для устранения передачи высокочастотной вибрации следует приме­ нять резиновые или пробковые прокладки толщиной 10—20 мм, разместив их между пружинами и несущей конструкцией.

Машины с динамической нагрузкой (вентиляторы, насосы, компрессоры и т. д.) рекомендуют жестко монтировать на тяжелой бетонной плите или метал­ лической раме, которая опирается на виброизоляторы. Тяжелая плита уменьша­ ет амплитуду колебаний агрегата, установленного на виброизоляторах. Кроме того, плита обеспечивает жесткую центровку с приводом и понижает размеще­ ние центра тяжести установки. Желательно, чтобы масса плиты была не мень­ ше массы изолируемой машины.

Защита зданий от вибрации, возникающей от движения на железнодорож­ ных линиях, линиях мелкого заложения метрополитена, обычно обеспечивает­ ся за счет надлежащего расстояния от источника вибрации. Жилые здания не должны располагаться на расстоянии ближе 40 м от стены тоннеля метро.

Единственным средством защиты помещений жилых зданий от шума и вибрации, возникающих во время работы метрополитена, если его линии рас­ положены на меньших расстояниях, является виброизоляция тоннелей от грунта при помощи резиновых прокладок.

За рубежом используют также пневматические виброизоляторы. Санитар­ ный надзор за обеспечением допустимых уровней вибрации проводят аналогично надзору по защите от шума.

Гигиеническая оценка электромагнитных излучений в окружающей среде

Развитие телевидения, радиосвязи, радиолокации, расширение сети высо­ ковольтных линий электропередач, применение высокочастотной энергии в раз­ личных сферах народного хозяйства и в быту привело к значительному росту уровня электромагнитных излучений в городах и населенных пунктах.

Электромагнитные волны разных диапазонов, в том числе радиочастот­ ные, существуют в природе, образуя естественный фон. Увеличение количест­ ва и рост мощности различных искусственных источников неионизирующей радиации создают дополнительное искусственное электромагнитное поле, что при определенных условиях может неблагоприятно влиять на здоровье насе­ ления. Ввиду этого возникла проблема медико-биологического изучения влия­ ния электромагнитного излучения на организм человека в условиях окружаю­ щей среды.

573

РАЗДЕЛ V. ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Физическая характеристика электромагнитных излучений. Электро­ магнитное излучение возникает вследствие излучения энергии от любых ис­ точников электрических токов (промышленные генераторы высокой частоты, генераторы телевизионных и радиолокационных станций, рентгеновские уста­ новки и другие источники). Это периодически переменное в пространстве элект­ ромагнитное поле, в котором переменные электрическое и магнитное поля тес­ но взаимосвязаны и любое изменение электрического поля влечет за собой из­ менение магнитного поля (и наоборот).

В понятие "электромагнитное поле радиоволн" входит весь диапазон ра­ диочастот, ограниченный, с одной стороны, частотой 103 Гц (длина волны 300 км), а с другой — частотой 10~12 Гц (длина волны 0,03 мм). Этот участок спектра электромагнитных волн применяют в радиовещании, телевидении, ра­ диолокации, радиоастрономии, сотовой, спутниковой связи и др.

Частота колебаний электромагнитного поля определяется частотой коле­ баний возбуждающего источника и в процессе распространения радиоволн не изменяется. Скорость распространения радиоволн в пространстве составляет 300 000 км/с.

Электромагнитные волны, распространяясь в пространстве, переносят энер­ гию на значительные расстояния. Электрическая составляющая электромагнит­ ного поля характеризуется напряженностью электрического поля Е, магнитная составляющая — магнитной напряженностью (Н). Величины Е и H изменя­ ются во времени по одному и тому же закону, а соотношение между их мгно­ венными значениями остается постоянным.

Кроме понятия напряженности электрического поля, в практике для оцен­ ки величины электромагнитного поля для ультра- и сверхвысоких частот испо­ льзуют понятие поверхностной плотности потока энергии (ППЭ). Это количе­ ство энергии, проникающее через единичную площадь, перпендикулярную к направлению распространения электромагнитной энергии. Поверхностную ППЭ оценивают в ваттах на квадратный метр (Вт/м2). В практике обычно использу­ ют такие единицы: мВт/см2 и мкВт/см2 (1 Вт/м2 = 0,1 мВт/см2 =100 мкВт/см2).

Между величиной поверхностной ППЭ и напряженностью электрического поля существует такая зависимость:

ППЭ = Е2/3,77,

где Е — напряженность поля (В/м).

В табл. 106 приведена номенклатура диапазонов частот (волн), для кото­ рых устанавливаются предельно допустимые уровни влияния электромагнит­ ных полей. Диапазоны 1—4 практически не используют, поэтому они не при­ ведены в табл. 106.

Электромагнитные поля в диапазонах частот 5—8 оценивают по напря­ женности поля (Е), а в диапазонах 9—11 — по поверхностной ППЭ. В диапазо­ не километровых, гектаметровых и дециметровых волн и частично метровых волн сейчас работают станции радиовещания и радиосвязи; в диапазоне мет­ ровых волн — телецентры и телевизионные ретрансляторы; в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах — радиолокационные станции, системы радионавигации и радиоастрономии.

574

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Источники электромагнитных излучений и их характеристики. Основ­ ными источниками излучения энергии электромагнитного поля в городах и на­ селенных пунктах являются антенные устройства радио-, телевизионных и ра­ диолокационных станций, работающих в широком диапазоне частот.

Антенны радиостанций — сложные инженерные сооружения в виде мачт, к которым иногда подвешивают "полотна" из проводов. Каждая антенна имеет диаграмму направления электромагнитного излучения в вертикальной и гори­ зонтальной площадях, которую нужно учитывать во время определения границ СЗЗ и зоны ограниченной застройки. Антенны в зависимости от характера излу­ чения делят на остронаправленные (антенны межконтинентальных радиостан­ ций, спутниковой связи радиорелейных станций), слабонаправленные (радиове­ щательные станции регионального назначения), ненаправленные (телевизион­ ные, радиовещательные городские радиостанции, радиостанции сотовой мобиль­ ной связи), смешанного типа (радиолокационные станции разного назначения).

Источниками излучения электромагнитной энергии в населенных пунктах могут быть также высокочастотные установки промышленного и опытного на­ значения.

Исследования, проведенные в Институте гигиены и медицинской эколо­ гии им. А.Н. Марзеева АМН Украины в местах расположения источников эле­ ктромагнитного излучения, выявили значительные колебания интенсивности излучения электромагнитных полей в зависимости от мощности объекта, его конструктивных особенностей, размещения над уровнем земли, рельефа мест­ ности, растительного покрова, наличия препятствий в виде зданий, расстояния до источника излучения и т. д. Интенсивность излучения электромагнитных полей в местах расположения разных объектов приведена в табл. 107. Элект­ ромагнитная энергия, излучаемая радиотехническими объектами и высоко­ вольтными линиями электропередач, распространяясь в условиях населенных

575

РАЗДЕЛ V. ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

мест, проникает в жилые и общественные здания, влияя на здоровье населе­ ния. Исследование влияния электромагнитных полей на здоровье людей связа­ но со значительными организационными трудностями.

Влияние электромагнитных излучений на организм человека и их нор­ мирование. Проблема влияния на организм человека электромагнитных по­ лей как фактора среды обитания приобретает все большее значение, так как с каждым годом увеличиваются количество источников и мощность их излу­ чения. Электромагнитные поля, независимо от уровня и диапазона частот, под­ лежат гигиеническому нормированию.

Механизм действия электромагнитных полей, продолжительного действия особенно малоинтенсивных излучений на организм человека еще окончатель­ но не изучен. Чувствительность органов и систем к радиоизлучениям опреде­ ляется биофизическими параметрами (степень абсорбции и отражения, глуби­ на проникновения), функциональным назначением органов, степенью их васкуляризации и др.

Результаты экспериментальных исследований на животных свидетельст­ вуют, что действие электромагнитного поля зависит от напряженности поля, продолжительности действия, частоты колебания волн. Так, с повышением частоты колебания электромагнитных волн влияние электромагнитного поля усиливается, т. е. высокие и сверхвысокие частоты вызывают больший биоло­ гический эффект, чем низкие. Установлено, что электромагнитные волны мил­ лиметрового диапазона почти полностью поглощаются кожей и действуют на ее рецепторы; сантиметровые и дециметровые — почти не поглощаются ко­ жей, а проникают глубже и могут влиять непосредственно на структуры ткани, особенно мозга.

Наиболее изучены электромагнитные волны сантиметрового диапазона. Экспериментально доказано, что они обусловливают выраженные биологичес­ кие эффекты у животных, сопровождающиеся повышением температуры тела, угнетением центральной нервной системы, необратимыми морфологическими изменениями в органах, снижением активности окислительно-восстановитель­ ных ферментов, генетическими нарушениями, дефектами развития, учащением случаев гибели. В хроническом опыте на животных получены данные, свиде­ тельствующие об отрицательном действии электромагнитного поля среднечастотного диапазона при напряженности 20—140 В/м, высокочастотного диа-

576

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

пазона — при напряженности 8—50 В/м, ультравысокого диапазона — при напряженности 6—3 В/м и сверхвысокочастотного импульсного прерывисто­ го — при поверхностной ППЭ 10—50 мкВт/см2. Указанные уровни обуслов­ ливали изменения в центральной нервной системе (начальное возбуждение сменяется процессом торможения), в сердечно-сосудистой системе (снижение ЧСС, изменения на ЭКГ, артериального давления), нарушение морфологичес­ кого состава крови (уменьшение количества лейкоцитов, ретикулоцитов, аци­ дофильных гранулоцитов), что сопровождается нарушениями функционального состояния эндокринной системы, обменных процессов, дистрофическими про­ цессами в тканях мозга, печени, селезенки, яичках. Таким образом, электромаг­ нитные поля высокого, ультравысокого и сверхвысокого частотного диапазо­ нов могут привести к неблагоприятным изменениям в организме как подопыт­ ных животных, так и человека.

На основании обобщения результатов экспериментальных исследований были разработаны ПДУ (в зависимости от частоты иди длины волны) электро­ магнитной энергии, которые легли в основу "Государственных санитарных норм и правил защиты населения от влияния электромагнитных полей" ( 1996). В соответствии с этими нормами ПДУ электромагнитной энергии не должны превышать величины, приведенные в табл. 108—110.

Уровни электромагнитных полей в диапазонах частот 9—11 при импульс­ ном излучении на селитебных территориях в районах, где действуют, проекти­ руются и реконструируются радиолокационные средства, а также на терри­ тории, предназначенной для перспективного градостроительного освоения в районе действия радиолокационных средств, не должны превышать ПДУ, при­ веденные в табл. 109.

ПДУ ЭМП, которые создают телевизионные радиостанции в диапазоне частот от 48 до 1000 МГц, определяют по формуле:

Епду = 21f ' ,

где ЕПДу — ПДУ напряженности электрической составляющей ЭМП (В/м2); f— несущая частота оцениваемого канала — канала изображения или звуко­ вого сопровождения (МГц).

Т А Б Л И Ц А 108

ПДУ электромагнитных полей (круглосуточное непрерывное излучение, амплитудная или угловая модуляция)

Примечания. 1. Диапазоны частот и длины волн, приведенные в таблице, исключают нижнюю

ивключают верхнюю границу частоты.

2.ПДУ, приведенные в табл. 108, не распространяются на трансляционные средства радио и теле­ видения, которые нормируются отдельно.

3.Перерасчет ПДУ в зависимости от продолжительности облучения населения не допускается.

577

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Т А Б Л И Ц А 110

Предельно допустимые уровни Ш1Э, создающие двухканальные метеорологические РЛС (комбинированное излучение)

* Контролируется по ПДУ, установленным для ППЭ, которую создает трисантиметровый канал.

ПДУ ЭМП, создаваемые другими типами станций, которые не вошли в табл. 108—ПО, в том числе радиолокационные средства, работающие в им­ пульсном режиме излучения, временно, т. е. до разработки индивидуальных нормативов, устанавливают в пределах 2,5 мкВт/см2, или 3 В/м, как для диапа­ зонов ДВЧ и УВЧ.

При наличии нескольких источников излучения, в том числе работающих в разных радиочастотных диапазонах, уровень ЭМП, создаваемый всеми исто­ чниками на границе СЗЗ, должен отвечать следующим требованиям:

где Еп — напряженность ЭМП, которая создается 1-, 2-, ... n-м источником; Епду — предельно допустимые уровни напряженности ЭМП для 1 -, 2-, ... п-го источника; ППЭП ДУ — предельно допустимые уровни ППЭ для 1-, 2-, ... п-го источника.

На территории, предназначенной для застройки, значения должны быть меньше, а в пределах санитарной зоны — больше единицы.

Мероприятия по защите от электромагнитных излучений. При выборе площадки для размещения радиотехнических объектов (радиостанций, телеви­ зионных ретрансляторов, радиолокационных станций, радиорелейных линий связи и др.) нужно учитывать мощность передатчиков, конструктивные осо­ бенности антенн, рельеф местности, функциональное назначение прилегающей территории, этажность застройки. Необходимо следить, чтобы уровень элект­ ромагнитной энергии на территории жилой застройки не превышал допусти­ мого уровня (см. табл. 108—ПО).

Методы расчета ожидаемого электромагнитного поля достаточно сложные. Поэтому их должны делать специалисты.

579

РАЗДЕЛ У. ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

При экспертизе проектных материалов органы санитарной службы долж­ ны требовать от проектных организаций результаты расчета напряженности по­ ля для территории на расстоянии до 3000—5000 м от проектируемого радио­ технического объекта с электромагнитным излучением. Следует учитывать сложную (мозаичную) структуру поля возле поверхности земли и сезонную за­ висимость его интенсивности.

При установке антенн на определенной высоте от поверхности земли в не­ посредственной близости от метеорологической (радиолокационной) стан­ ции образуется зона резкого ослабления поля ("мертвая зона"), где излучения практически не будет. Геометрический расчет свидетельствует, что с подъе­ мом антенны размер "мертвой зоны" увеличивается. Так, если высота антенны равна 5 м, зона ослабления излучения составляет 280 м, а при высоте антенны 15 м — 800 м. Имеет значение и угол наклона антенны.

Защита от электромагнитных полей, создаваемых антенными системами телевизионных центров и ретрансляторов, прежде всего должна обеспечиваться созданием СЗЗ. Их устанавливают в каждом конкретном случае.

СЗЗ считается территория, где на высоте до 2 м от поверхности земли пре­ вышены ПДУ ЭМП. Обычно она прилегает к технической территории радио­ технического объекта. Внешняя граница определяется на высоте до 2 м от по­ верхности земли, где уровни ЭМП равны ПДУ.

СЗЗ для радиотрансляционных станций устанавливают в зависимости от их назначения по радиусу (для радиолокаторов кругового обзора) или по на­ правлению (для однонаправленных и секторальных радиолокаторов) излуче­ ния. При этом обязательно учитывают направление антенн в горизонтальной плоскости.

Антенны передающих радиостанций, телецентров, телевизионных ретранс­ ляторов, радиолокационных станций излучают электромагнитную энергию под определенным углом к горизонту. Величина ее зависит от высоты над уровнем земли. Поэтому, кроме СЗЗ, устанавливают зону ограничения застройки диф­ ференцированно по вертикали.

Зоной ограничения застройки является территория, где на высоте более 2 м от поверхности земли превышен ПДУ электромагнитного поля. Внешнюю гра­ ницу зоны определяют относительно максимальной высоты зданий перспектив­ ной застройки на высоте верхнего этажа, где уровни электромагнитного поля не превышают нормативных.

Создание СЗЗ и зон ограничения застройки основывается на расчете рас­ пределения уровня электромагнитного поля по длине и высоте. Их размеры за­ висят от нормативов, суммарной мощности радиотехнических объектов, типа и высоты антенны, рельефа местности и пр.

Расчет границ СЗЗ и зоны ограничения застройки в местах расположения средств телевидения и ЧМ-радиовещания необходимо проводить по методи­ кам, утвержденным МЗ Украины.

Размеры СЗЗ передающих радиостанций, телецентров, телевизионных ре­ трансляторов и радиолокационных станций могут достигать нескольких десят­ ков, сотен и даже тысяч метров.

580