Глава 3.3. Неионизирующие электромагнитные поля
иизлучения
3.3.1.Общие сведения. Источники электромагнитного поля
К неионизирующим электромагнитным полям (ЭМП) и излучениям
(ЭМИ) относятся: электростатические поля, постоянные магнитные поля (в т.ч. и геомагнитное поле земли), электрические и магнитные поля промышленной частоты, электромагнитные излучения радиочастотного диапазона, электромагнитные излучения оптического диапазона. К оптической области неионизирующих излучений принято относить электромагнитные колебания с длиной волны от 10 до 34·104 нм. Из них диапазон длин волн от 10 до 380 нм относят к области ультрафиолетового (УФ) излучения, от 380 до 770 нм — к видимой области спектра и от 770 до 34·104 нм — к области инфракрасного (ИК) излучения. Глаз человека имеет наибольшую чувствительность к излучениям с длиной волн 540…550 нм. Особый вид ЭМИ представляет собой лазерное излучение (ЛИ) оптического диапазона с длиной волны 102...106 нм. Отличие ЛИ от других видов ЭМИ заключается в том, что источник излучения испускает электромагнитные волны строго одной длины волны и в одной фазе.
Электромагнитные поля и излучения являются источником негативного влияния на человека и окружающую среду. Они загрязняют не только произ-
234
водственные среды, но и окружающую среду. Сейчас ученые и практикующие экологи называют электромагнитные загрязнения вялотекущей чрезвычайной ситуацией.
Магнитные поля (МП) могут быть постоянными, импульсными и переменными. Степень воздействия магнитного поля на работающих зависит от максимальной напряженности его в рабочей зоне. При действии переменных МП наблюдаются характерные зрительные ощущения, которые исчезают в момент прекращения воздействия.
Проблема электромагнитного загрязнения возникла в результате резкого увеличения в последние годы количества различных источников ЭМП техногенного характера и повлекла за собой необходимость досконального изучения физических основ данного негативного фактора, а также выработки мероприятий по защите населения и окружающей среды в условиях действия электромагнитного загрязнения, превышающего допустимые уровни.
Под электромагнитным загрязнением среды понимается состояние электромагнитной обстановки, характеризуемое наличием в атмосфере электромагнитных полей повышенной интенсивности, создаваемых техногенными и природными источниками излучения неионизирующей части электромагнитного спектра.
235
Под электромагнитным излучением (ЭМИ) понимается процесс образования электромагнитного поля.
Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи, состоящую из взаимосвязанных электрического и магнитного полей.
Электрическое поле представляет собой систему из замкнутых силовых линий, создаваемых заряженными электрическими телами различных знаков или переменным магнитным полем. Постоянное электрическое поле создается неподвижными электрическими зарядами.
Магнитное поле представляет собой систему из замкнутых силовых линий, создаваемых при движении по проводнику электрических зарядов. Постоянное магнитное поле создается равномерно движущимися в проводнике электрическими зарядами постоянного тока.
Физические причины существования переменного электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющиеся во времени электрическое поле порождаеют магнитное поле, а изменения магнитного поля — вихревое электрическое поле. Напряженности этих полей, расположенные перпендикулярно друг другу, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся зарядов неразрывно связаны с ними. При ускорении движения зарядов часть ЭМП отрывается от них и присутствует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника их образо-
236
вания. Критерием интенсивности электрического поля является его напряженность E с единицей измерения В/м. Критериями интенсивности магнитного поля является его напряженность Н с единицей измерения А/м. Основными параметрами источника ЭМП являются частота электромагнитного колебания, измеряемая в герцах (Гц), и длина волны, измеряемая в метрах (м).
Техногенные источники электромагнитного поля производственной среды (технологические источники) по частотам излучения подразделяются на две группы.
К первой группе относятся источники, генерирующие излучения в диапазоне от 0 Гц до 3 кГц. Этот диапазон условно называют промышленные частоты. Источники: системы производства, передачи и распределения электроэнергии (электростанции, трансформаторные подстанции, системы и линии электропередач); офисная и домашняя электро- и электронная техника; электросети административных зданий и сооружений. На объектах железнодорожного транспорта это системы электроснабжения электрифицированных железнодорожных линий, силовые трансформаторные подстанции, транспорт на электроприводе, системы и линии электропередач депо, грузовых районов, пунктов обработки вагонов и ремонтных производств, электросети административных зданий. К примеру, электротранспорт является мощным источником магнитного поля в
237
диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. Среднее значение магнитной составляющей ЭМП электропоездов может достигать 200 мкТл (ПДУ = 0,2 мкТл).
Мощными источниками излучения электромагнитной энергии являются провода высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) промышленной частоты 50 Гц. Напряженность ЭМП, создаваемого ЛЭП, зависит от величины напряжения (в России — от 330 до 1150 кВ), нагрузки, высоты подвески проводов, расстояния между проводами ЛЭП. Напряженность ЭМП непосредственно над проводами и в определенной зоне вдоль трассы ЛЭП может значительно превышать ПДУ электромагнитной безопасности населения, особенно по магнитной составляющей. Негативное влияние электрических сетей в производственных и административных зданиях обусловлено тем, что человек постоянно находится в помещении вблизи электропроводки, в том числе проложенной неэкранированно. Кроме этого, наличие в зданиях железосодержащих конструкций и коммуникаций создает эффект «экранированного помещения», что усиливает электромагнитный эффект при расположении в них большого количества различных источников излучения, в том числе и сетей электропроводки.
Ко второй группе технологических источников относятся источники, генерирующие излучения в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц. Излучения этого диапазона условно называют радиочастотами.
Источниками излучения радиочастотного диапазона являются:
238
•офисная электро- и электронная техника;
•теле- и радиопередающие центры;
•системы получения информации, сотовая и спутниковая связь, релейные станции;
•навигационные системы;
•радиолокационные станции (РЛС) различного вида и назначения;
•оборудование, использующее сверхвысокочастотное излучение (видеодисплейные терминалы, СВЧ-печи, медицинские диагностические уста-
новки).
РЛС, используемые для управления движением воздушного транспорта и имеющие остронаправленные антенны кругового обзора, работают круглосуточно и создают ЭМП высокой интенсивности. Системы сотовой связи построены на принципе деления территории на зоны (соты) радиусом 0,5…2 км,
вцентре которых располагаются базовые станции (БС), обслуживающие мобильные средства связи. Антенны БС создают опасные уровни напряженности
врадиусе 50 м.
На объектах железнодорожного транспорта широко используются мнемосхемы (у диспетчеров), видеодисплейные терминалы (ВДТ) и персональные ЭВМ (в кассах продажи железнодорожных билетов, в диспетчерских пунктах, в бухгалтериях и др.).
239
ВДТ на основе электронно-лучевых трубок являются источниками ЭМИ весьма широкого диапазона частот: низкочастотное, средних частот, высокочастотное излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное (достаточно высокой интенсивности). Зона превышения ПДУ может достигать 2,5 м. Зоны превышения ПДУ вблизи установок закалки рельсов токами высокой частоты (ТВЧ), индукционной сушки, электроламповых генераторов также оказываются более 3 м. Зона влияния электрического поля — пространство, в котором напряженность электрического поля превышает 5 кВ/м. Зона влияния магнитного поля — пространство, в котором напряженность магнитного поля превышает 80 А/м.
Особую группу составляют источники ЭМИ военного характера, специально генерирующие ЭМП для вывода из строя объектов инфраструктуры и для нанесения поражения населению. К ним относятся: радиочастотное электромагнитное оружие различных видов, лазерное оружие и др.
Не исключено воздействие ЭМИ на объекты и при террористических актах. К объектам, которые могут подвергаться воздействию специально генерируемого мощного ЭМП могут относиться объекты так называемых «критических инфраструктур», от нормального функционирования которых зависит, в основном, национальная безопасность и жизнедеятельность государства: правительственная связь, телекоммуникации, системы энергоснабжения, водоснаб-
240