Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физические факторы загрязнения среды обитания человека. Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов.pdf
31
Меры предупреждения неблагоприятного действия ультразвука на
организм операторов технологических установок, персонала лечебнодиагностических кабинетов состоят в первую очередь в проведении
мероприятий технического характера. К ним относятся:
• создание автоматизированного ультразвукового оборудования с
дистанционным управлением;
• использование по возможности маломощного оборудования, что
способствует снижению интенсивности шума и ультразвука на
рабочих местах на 20–40 дБ;
• размещение оборудования в звукоизолированных помещениях
или кабинетах с дистанционным управлением;
• оборудование звукоизолирующих устройств, кожухов, экранов из
листовой стали или дюралюминия, покрытых резиной,
противошумной мастикой и другими материалами.
При проектировании ультразвуковых установок целесообразно
использовать рабочие частоты, наиболее удаленные от слышимого
диапазона, – не ниже 22 кГц.
Чтобы исключить воздействие ультразвука при контакте с жидкими и
твердыми средами, необходимо устанавливать систему автоматического
отключения ультразвуковых преобразователей при операциях, во время
которых возможен контакт (например, загрузка и выгрузка материалов). Для
защиты рук от контактного действия ультразвука рекомендуется
применение специального рабочего инструмента с виброизолирующей
рукояткой.
С целью защиты здоровья лиц, работающих на ультразвуковых
установках, генерирующих ультразвуковые колебания, когда возможен
контакт с колеблющимися частями, для защиты рук рекомендуется
ношение двухслойных перчаток:
• наружный слой – резиновый;
• внутренний – хлопчатобумажный.
При прохождении двух слоёв происходит значительное снижение
интенсивности ультразвуковых колебаний за счёт частичного отражения и
поглощения ультразвука.
Вопросы для самопроверки:
1. Укажите диапазон ультразвуковых частот.
2. Какое явление носит название кавитации?
3. К каким последствиям приводит действие ультразвуковых
колебаний на клеточные мембраны?
4. Считаете ли Вы абсолютно безвредным ультразвуковое
исследование плода?
5. Нормируемой на рабочем месте характеристикой ультразвукового
воздействия является:
- звуковое давление Р, Па;
- интенсивность звука I, Вт/м2;
- уровень звукового давления, дБ.
32
5. РАДИОВОЛНЫ
Длины волн,
Сверхдлинные
100–10 км
3 – 30 кГц
Длинные
10 км– 1 км
30 – 300 кГц
Средние
1 км – 100 м
300 кГц – 3
Короткие
100 м – 10 м
3 – 30 МГц
Ультракоротки
е
< 10 м
> 30 МГц
Оптическое
излучение
Инфракрасное
760 нм– 2
мм
> 1.5×1011
Гц
Видимое
400–760 нм
(1 октава)
Ультрафиолет
10 – 400 нм
< 3×1016 Гц
Излучение атомов под
электронов
Жёсткие
лучи
Рентгеновские
10 – 10
-2
нм
3×1016 –
Атомные процессы при
заряженных частиц
Гамма
10-1 – 10-6
3×1020 –
5.1 Физическая сущность
С середины XX века электромагнитное излучение считается
значимым фактором среды обитания человека. Внимание учёных к
вопросам влияния электромагнитных полей на живые организмы было
обусловлено бурным развитием средств радиосвязи, радиолокационной
техники, телевидения и др.
Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) – это
распространяющееся в пространстве возмущение взаимодействующих друг
с другом электрического и магнитного полей. К электромагнитному
излучению относятся радиоволны (начиная со сверхдлинных),
инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское
и гамма-излучение.
Таблица 11 Частотные диапазона электромагнитного излучения
Название
диапазона
Радиоволны
овое
λ
нм
Частоты, ν
МГц
6×1019 Гц
23
10
Гц
Источники
Атмосферные явления.
Переменные токи в
проводниках и колебательных
контурах
Излучение молекул и атомов
при тепловых и электрических
воздействиях
воздействием ускоренных
воздействии ускоренных
Ядерные процессы,
радиоактивный распад
Между разными диапазонами электромагнитных волн нет резких
переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны.
33
Естественный электромагнитный фон Земли является важнейшим
экологическим фактором. Наличие естественных электромагнитных полей
необходимо для нормальной жизнедеятельности, а их дефицит может
иметь серьезные негативные последствия для организма.
Отклонения от естественного фона могут быть вызваны как
нахождением в экранированных помещениях (недостаток), так и наличием
электромагнитных излучений техногенного происхождения, во много раз
превышающих естественный электромагнитный фон Земли (избыток):
часть времени своей жизни человек проводит в
гипоэлектромагнитной обстановке - железобетонные
жилища, стальные корпуса автомашин, автобусов,
поездов, металлические корпуса самолетов
экранируют нас от жизненно важных для здорового
функционирования организма природных
электромагнитных волн.
большую часть жизни человек проводит в
пространстве, загрязнённым электромагнитным
34
шумом – излучением радиостанций и радиолокаторов,
телевизоров и компьютеров, микроволновых печей и
радиотелефонов, излучением высоковольтных линий
электропередач и электрического транспорта
(поезда, метро, троллейбусы, трамваи), излучением
электродвигателей бытовой техники, полями
электропроводки и т.д. Уровень техногенного
излучения в десятки тысяч раз превышает
естественный электромагнитный фон. За последние
пятьдесят лет только мощность радиостанций
общего назначения увеличилась в 50 000 раз
Являясь по своей природе электромагнитными излучениями, все
диапазоны способны оказывать разнообразное воздействие на человека.
Радиоизлучение, как самое распространённое излучение в окружающей
человека среде, выделено в качестве вредного физического фактора
среды4.
Радиоволны (радиоизлучение) – электромагнитное излучение с
длинами волн 5×10−5–1010 метров и частотами, соответственно, от 6×1012
Гц и до нескольких Гц. Радиоволны используются при передаче данных в
радиосетях. Первые электромагнитные волны с длиной волны в несколько
десятков сантиметров получил Г.Р. Герц в 1888 году.
Из-за больших значений длин волн (λ - от миллиметров до
нескольких километров), распространение радиоволн рассматривают без
учёта атомистического строения среды, в данном диапазоне слабо
сказываются и квантовые свойства излучения.
3
.
5.2 Источники радиоволн
Количество источников электромагнитных излучений, оказывающих
влияние на здоровье человека неуклонно возрастает. Современный
человек находится под постоянным воздействием радиоволн разных
диапазонов. Например:
• высоковольтные линии передачи тока;
• микроволновые печи, флуоресцентные лампы, электрические
моторы;
• компьютеры, мониторы, TV-экраны;
• устройства беспроводной связи – Wi-Fi, Bluetooth, мобильные
телефоны, высокочастотные средства связи.
5.3 Виды радиоволн
ГОСТ 24375-80 даёт следующую обобщённую разбивку
радиочастотного диапазона, основанную на международных
стандартах:
3
http://www.zivert.ru/about/docs/trohan_book/g3.php
4
Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса.
Критерии и классификация условий труда: P 2.2.2006–05 от 29 июля 2005 //
http://www.niiot.ru/doc/doc113/doc.htm
35
• Очень низкие частоты – 3–30 кГц, соответствует сверхдлинным
волнам (с длиной волны свыше 10 км. Они легко огибают Землю,
слабо поглощаются земной поверхностью, хорошо отражаются от
ионосферы. Используются для связи с подводными лодками и в
геофизических исследованиях)
• Низкие частоты – 30–300 кГц, соответствует длинным волнам
(длина волны от 10 км до 1 км. Используются для радиовещания,
для радиотелеграфной связи, радионавигационных служб)
• Средние частоты – 300–3000 кГц, соответствует средним волнам
(длина волны от 1000 м до 100 м. Используется для
радиовещания и в любительской радиосвязи)
• Высокие частоты – 3–30 МГц, соответствует коротким волнам
(длина волны от 100 м до 10 м. Короткие волны используются в
радиовещании, в любительской и профессиональной радиосвязи,
в физиотерапии)
• Очень высокие частоты – 30–300 МГц, соответствует
ультракоротким волнам (длина волны от 10 м до 10 см.
Используется для стереофонического радиовещания,
телевидения, радиолокации, связи с космическими объектами и
физиотерапии)
• Ультравысокие частоты – 300–3000 МГц, соответствует
дециметровым волнам (Широко используются в технике для
следующих целей:
o радиорелейная связь
o радиолокация
o телевидение
o сотовая связь)
• Сверхвысокие частоты – 3–30 ГГц, соответствует сантиметровым
волнам (длина волны лежит примерно в пределах от 1 до 10 см.
Применение:
o Микроволновые печи
o Промышленные плазменные СВЧ-установки
o Спутниковое телевидение
o Беспроводные компьютерные сети
o Спутниковая навигация)
• Крайне высокие частоты – 30–300 ГГц, соответствует
миллиметровым волнам (длина волны от 10 мм до 1 мм.
Применение - радиоастрономия, высокоскоростная
радиорелейная связь, метеорологические радиолокаторы)
• Гипервысокие частоты – 300–3000 ГГц, соответствует
субмиллиметровым волнам (1 мм – 0,1 мм; диапазон
перекрывается с длинноволновой областью инфракрасного
излучения; воспроизведён в экспериментальной «терагерцовой
камере»)
5.4 Действие на организм
Под влиянием электромагнитных полей, создаваемых источниками
низкочастотных колебаний, систематически находится определенная часть
населения (инженерно-технический персонал, обслуживающий эти
источники, военнослужащие, население и др.). Изучение Кудряшова Ю.Б.,
36
Перова Ю.Ф. и Рубина А.Б. биологического действия этих факторов
показало, что у лиц, постоянно находящихся под воздействием
низкочастотных электромагнитных полей, наблюдаются проявления
астенического синдрома: головная боль, повышенная утомляемость,
разбитость, раздражительность, расстройство сна, угнетенное настроение,
апатия, боли в области сердца, повышенная чувствительность к яркому
свету, резким звукам и другим раздражителям.
С уменьшением длины волны биологическая
активность радиоволн возрастает.
В следующих интервалах диапазона радиочастот (длинные, средние,
короткие и ультракороткие) работают телевизионные и радиовещательные
передатчики, радиолокаторы, осуществляется стерилизация пищевых
продуктов и приготовление пищи (в микроволновых печах f ≈ 2500 МГц),
проводятся физиотерапевтические процедуры и т.д. К группам риска от
воздействия электромагнитных излучений указанных радиочастот
относится персонал, подвергающийся облучению в производственных
условиях, население, проживающее вблизи от мощных источников
излучения, пациенты и персонал физиокабинетов. В особенности
подвержены воздействию ЭМП обитатели домов, расположенных вблизи
антенн радио- и телевизионных станций.
При поглощении энергии электромагнитных излучений из диапазона
радиочастот происходит преобразование этой энергии в другие виды
энергии, что может влиять на функциональное состояние организма.
Большая часть энергии электромагнитных воздействий преобразуется в
теплоту. В неоднородных биосистемах энергия поглощается в разных
количествах, в результате чего появляются температурные градиенты (или
избирательный нагрев тканей). Интенсивное поглощение характерно для
тканей со значительным содержанием воды, поэтому они нагреваются
сильнее. Избыточное выделение тепла опасно для многих органов и
тканей, причем эффект воздействия проявляется в течение длительного
времени после облучения и имеет свойство прогрессировать даже при
отсутствии дополнительного облучения.
Механизмы взаимодействия электромагнитных полей на
биологические системы не сводятся только к нагреванию в
высокочастотных полях и возбуждению в низкочастотных.
Экспериментально доказано что возможны и другие варианты
преобразования энергии, имеющие резонансную зависимость. Такой тип
специфических реакций биосистем на внешнее воздействие называют
частотнозависимыми биологическими эффектами электромагнитного поля.
Заключается он в том, что биологические системы реагируют на
определенные частоты излучений крайне низкой интенсивности,
недостаточной для возбуждения и нагревания.
По мнению А.С. Пресмана электромагнитные излучения
определенных (резонансных) частот способны выполнять роль сигналов, то
есть управлять выделением свободной энергии биологической системы, не
внося в эту систему значительной энергии извне. Эффект такого
воздействия электромагнитного поля характеризуются тем, что энергия
ответных реакций биологической системы меньше энергии, привносимой в
нее полем. Происхождение частотнозависимого биологического эффекта
исследователи связывают с тем, что в процессе эволюции биологических
систем электромагнитные поля определенных частот выполняли по
37
отношению к ним роль носителя информации об окружающей среде.
Например, слабые воздействия электромагнитных волн из диапазона
видимого света – носители визуальной информации.
На сегодняшний день классификация таких эффектов отсутствует, но
имеются разнообразные примеры подобного воздействия. Например,
установлено, что продолжительное воздействие излучения интенсивностью
ниже 1 мВт/см2 может оказывать воздействие на нервную, кроветворную,
сердечнососудистую и иммунную системы организма. А эти эффекты, в
свою очередь, могут существенно изменять чувствительность организма к
воздействию других факторов окружающей среды.
Всемирная организация здравоохранения в связи с
большим числом пользователей мобильных
телефонов в 2010 году обобщила сведения об оценке
потенциального риска их использования для здоровья
населения. Согласно материалам ВОЗ
5
, основным
механизмом взаимодействия между радиочастотной
энергией и организмом человека является нагрев
тканей. На частотах, используемых мобильными
телефонами, основная часть энергии поглощается
кожей и другими поверхностными тканями, что
приводит к незначительному повышению
температуры мозга или каких-либо других органов. В
ряде исследований
изучалось воздействие
радиочастотных полей
на электрическую
активность мозга,
когнитивную функцию,
сон, сердечный ритм и
кровяное давление. На
сегодняшний день не
выявлено каких-либо последовательных данных о
неблагоприятных последствиях для сердца в
результате воздействия радиочастотных полей на
более низких уровнях, чем уровни, вызывающие нагрев
тканей.
При исследовании связи между опухолями мозга и пользованием
мобильными телефонами, Международным агентством по изучению рака,
не было выявлено повышенного риска образования глиомы или
менингиомы при пользовании мобильным телефоном на протяжении более
чем 10 лет. Однако из-за того, что многие раковые заболевания
выявляются лишь через много лет после взаимодействий, ведущих к
образованию опухолей, и в связи с тем, что до начала 1990-х годов
5
Электромагнитные поля и общественное здравоохранение: мобильные телефоны /
Информационный бюллетень ВОЗ. - № 193 Май 2010 //
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs193/ru/index.html
38
мобильные телефоны не использовались в широких масштабах, на
сегодняшний день эпидемиологические исследования могут оценивать
лишь те раковые заболевания, которые проявляются через небольшой
период времени. Тем не менее, результаты исследований на животных
последовательно свидетельствуют об отсутствии повышенного риска
развития рака в результате длительного воздействия радиочастотных
полей.
К факторам, определяющим экологическую опасность
электромагнитных излучений технических средств телевидения, связи и
радиовещания относятся:
• размещение на территории населенных пунктов;
• одновременная работа нескольких телевизионных и
радиовещательных программ;
• размещение антенн на высоких опорах;
• ориентация излучения антенн на зону обслуживания, в том числе
и на прилегающую территорию;
• сравнительно высокие излучаемые мощности каждого
технического средства – от нескольких киловатт до 50 кВт;
• работа в диапазонах ВЧ и УВЧ, где выявлена наибольшая
биологическая активность электромагнитных полей.
Таким образом, нормирование, измерение и защита от
электромагнитных полей технических средств должна проводиться только
вместе с анализом структуры всех полей в зоне взаимодействия с
биологическими объектами.
5.5 Допустимые уровни воздействия
Допустимые уровни электромагнитного излучения (плотность потока
электромагнитной энергии) отражаются в нормативах, которые
устанавливают государственные компетентные органы, в зависимости от
ряда факторов. В гигиенической практике принято, что нормирование ЭМП
осуществляется, во-первых, в зависимости от частотного диапазона. Вовторых, предельно допустимые уровни часто привязываются к видам
технических средств (радиотехнические объекты, телевидение,
радиолокационные станции, видеодисплейные терминалы и т.д.). Втретьих, в нормативных документах России выделяют различные
контингенты облучаемых лиц – население, производственный персонал,
пользователи. Для каждого контингента характерны свои особенности
условий облучения и это, естественно, учитывается при нормировании.
В России действует СанПиН 2.2.4.1191–03 «Электромагнитные поля
в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарноэпидемиологические правила и нормативы», а также гигиенические
нормативы «Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия
электромагнитных полей (ЭМП) диапазона частот 10–60 кГц»,
«Промышленное электроснабжение 50 Гц».
Допустимые уровни электромагнитного излучения радиочастотного
диапазона (30 кГц-300 ГГц) и допустимые уровни электромагнитного
излучения промышленной частоты 50 Гц для населения, урегулированы
Санитарно-эпидемиологическими требованиями к условиям проживания в
жилых зданиях и помещениях: СанПиН 2.1.2.2645-10 от 10 июня 2010 г.
Интенсивность электромагнитного излучения радиочастотного
диапазона (в жилых помещениях, включая балконы и лоджии (в том числе
39
прерывистое и вторичное излучение) от стационарных передающих
Предельно допустимые уровни в диапазонах частот
кГц
МГц
МГц
МГц
300 ГГц
В/м
В/м
В/м
В/м
мкВт/см2
помещения
радиотехнических объектов, не должна превышать значения, приведенные
в Таблице:
Таблица 12 Допустимые уровни электромагнитного излучения
радиочастотного диапазона в жилых помещениях (включая балконы и
лоджии)
Объект
Жилые
Измерения уровня излучения производятся при условии работы
источника на полной мощности в точках помещения, наиболее
приближенных к источнику (на балконах, лоджиях, у окон) и при полностью
отключенных изделиях бытовой техники, являющихся источниками
электромагнитного излучения радиочастотного диапазона.
Напряженность электрического поля промышленной частоты 50 Гц в
жилых помещениях не должна превышать 0,5 кВ/м. А индукция магнитного
поля промышленной частоты 50 Гц в жилых помещениях не должна
превышать 5 мкТл (4 А/м).
На производстве нормы напряженности электромагнитного поля
частотой 50 Гц значительно выше норм для жилых помещений: предельно
допустимый уровень напряженности на рабочем месте в течение всей
смены устанавливается равным 5 кВ/м.
Допустимый уровень излучения базовых станций мобильной связи
(900 и 1800 МГц, суммарный уровень от всех источников) в России
установлен в 10 мкВт/см² (к сравнению, в Украине - 2,5 мкВт/см²).
30 – 300
25,0 15,0 10,0 3,0 10
0,3 – 3
3 – 30
30 – 300
300 МГц –
5.6 Способы защиты от избыточного воздействия радиоволн
Защита человека от неблагоприятного воздействия радиоволн
строится по трём основным направлениям:
• организационные мероприятия;
• инженерно-технические мероприятия;
• лечебно-профилактические мероприятия.
К организационным мероприятиям по защите от действия радиоволн
относятся:
• выбор режимов работы излучающего оборудования,
обеспечивающего уровень излучения, не превышающий
предельно допустимый;
• ограничение местонахождения в зоне действия радиоволн
(защита расстоянием). Интенсивность излучения обратно
пропорциональна квадрату расстояния от источника. Защита
расстоянием положена в основу зон нормирования излучений для
определения необходимого разрыва между источниками
радиоволн и жилыми домами, служебными помещениями и т.п.;
40
• ограничение времени нахождения в зоне действия радиоволн
(защита временем - сокращение времени контакта с
источниками),
• обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем
интенсивности воздействия радиоволн.
Инженерно-технические защитные мероприятия построены на
использовании явления экранирования электромагнитных полей
непосредственно в местах пребывания человека.
Существует два типа экранирования: экранирование источников
радиоволн от людей и экранирование людей от источников радиоволн.
Защитные свойства экранов основаны на эффекте ослабления
напряженности и искажения электрического поля в пространстве вблизи
заземленного металлического предмета. При экранировании излучения в
радиочастотных диапазонах используются разнообразные
радиоотражающие и радиопоглощающие материалы.
К радиоотражающим материалам относятся различные металлы
(железо, сталь, медь, латунь, алюминий и др.). Эти материалы
используются в виде листов, сетки, либо в виде решеток и металлических
трубок. Защитные свойства сетки зависят от величины ячейки и толщины
проволоки: чем меньше величина ячеек, чем толще проволока, тем выше
ее защитные свойства. Более удобными материалами для экранировки
являются радиопоглощающие материалы. Листы поглощающих
материалов могут быть одно- или многослойными. Многослойные обеспечивают поглощение радиоволн в более широком диапазоне. Для
улучшения экранирующего действия у многих типов радиопоглощающих
материалов с одной стороны впрессована металлическая сетка или
латунная фольга. Применение их ограничивается высокой стоимостью и
узостью спектра поглощения.
В некоторых случаях стены покрывают специальными красками. В
качестве токопроводящих пигментов в этих красках применяют коллоидное
серебро, медь, графит, алюминий, порошкообразное золото. Даже обычная
масляная краска обладает довольно большой отражающей способностью
(до 30%), но гораздо лучше в этом отношении – известковое покрытие.
Для экранирования окон помещений, застекления, перегородок
применяется металлизированное стекло (оптически прозрачное и
химически стойкое), обладающее экранирующими свойствами. Такое
свойство стеклу придает тонкая прозрачная пленка либо окислов металлов,
чаще всего олова, либо металлов - медь, никель, серебро и их сочетания.
Для защиты населения от воздействия электромагнитных излучений
в строительных конструкциях в качестве защитных экранов могут
применяться металлическая сетка, металлический лист или любое другое
проводящее покрытие, в том числе и специально разработанные
строительные материалы. В ряде случаев достаточно использования
заземленной металлической сетки, помещаемой под облицовочный или
штукатурный слой.
В качестве экранов могут применяться также различные пленки и
ткани с металлизированным покрытием. В последние годы в качестве
радиоэкранирующих материалов получили металлизированные ткани на
основе синтетических волокон. Их получают методом химической
металлизации (из растворов) тканей различной структуры и плотности, при
этом обладают малой толщиной и легкостью.