Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теория.pdf
Скачиваний:
171
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
2.85 Mб
Скачать

10. БЕЗОПАСНОСТЬ НЕИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

10.1. Виды и источники электромагнитных излучений (ЭМИ)

Источники ЭМИ (рис. 10.1) можно характеризовать по нескольким критериям, из которых наиболее часто используемым является классификация по частотному диапазону. Основное деление всего известного диапазона излучений: радиоволны, инфракрасное излучение, видимый спектр, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение включает также и дополнительное дробление, определяемое условиями распределения радиоволн. Вошедшее в практику подразделение радиоволн на диапазоны приведено в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Деление радиоволн на диапазоны

Волны

Диапазон волн, м

Диапазон частот, Гц

Декамегаметровые

108–107

3-30

 

 

 

 

 

Мегаметровые

107–106

30-300

 

 

 

Гектокилометровые

106–105

 

2

 

 

3

 

 

 

 

3 10 –3 10

 

 

 

Мириаметровые

105–104

 

3

 

 

4

 

 

 

 

3 10 –3 10

 

 

 

Километровые

104–103

 

4

 

 

5

 

 

 

 

3 10 –3 10

 

 

 

Гектометровые

103–102

 

5

 

 

6

 

 

 

 

3 10 –3 10

 

 

 

Декаметровые

102–10

 

6

 

 

7

 

 

 

 

3 10

 

–3 10

 

 

 

Метровые

10–1

 

7

 

 

8

 

 

 

 

3 10

 

–3 10

 

 

 

Дециметровые

1–0,1

 

8

 

 

9

 

 

 

 

3 10

 

–3 10

 

 

 

Сантиметровые

10-1–10-2

 

9

 

 

10

 

 

3 10 –3 10

 

 

 

Миллиметровые

10-2–10-3

 

10

 

 

11

 

 

3 10

 

 

–3 10

 

 

Децимиллиметровые

10-3–10-4

 

11

 

 

12

 

 

3 10

 

 

–3 10

 

 

Световые

менее 10-4

 

 

 

 

 

 

12

 

 

свыше 3 10

 

Источники радиоволн могут работать в пределах одного частотного диапазона или перестраиваться в некоторой полосе частот. С помощью электромагнитных волн можно передавать информацию в виде радиосигналов, отличающихся несущей частотой, шириной частотного спектра, видом модуляции. Таким образом, источник ЭМИ с точки зрения частотного деления характеризуется основной рабочей частотой (несущей частотой радиосигнала), шириной и видом спектральной характеристики излучаемого сигнала. Вид и ширина спектра ЭМИ зависят от мгновенного значения напряженности поля и характера изменения ее во времени.

Источники ЭМИ подразделяются на природные и антропогенные. Природные источники ЭМИ делят на две группы. Первая – поле Земли; его постоянное электрическое и постоянное магнитное составляющее. Вторая группа – радиоволны, генерируемые космическими источниками (солнце, звезды и т.д.), атмосферные процессы (разряды молний) и т.д. Естественное электрическое поле Земли создается избыточным отрицательным зарядом на поверхности; его напряженность обычно от 100 до 500 В/м. Грозовые облака могут увеличивать напряженность поля до десятков, а то и сотен кВ/м.

91

 

 

 

 

 

 

Источники ЭМИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Природные

 

 

 

 

 

 

 

Антропогенные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Атмосферные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бытовые

 

 

 

Промышленные

 

 

 

Спецназначения

 

 

разряды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Космические

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Солнечные

 

 

Оргтехника

 

 

Преобразователи

 

 

 

РЛС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиоизлучение

 

 

Индукционные и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

звезд

 

 

СВЧ печи

 

 

Генераторы элек-

 

 

 

Телекоммуни-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Персональные

 

 

троэнергии ЛЭП

 

 

 

кационное обо-

 

 

 

 

 

 

 

 

Системы контро-

 

 

 

рудование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

компьютеры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ля и управления

 

 

 

Навигация

 

 

 

 

 

 

Бытовая радио-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электротранс-

 

 

 

 

 

 

электронная аппа-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

порт

 

 

 

 

 

 

ратура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биомедицин-

 

 

 

 

 

 

Бытовые электро-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ское оборудо-

 

 

 

 

 

 

приборы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вание

 

 

 

 

 

 

Средства мобиль-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средства РЭБ

 

 

 

 

 

 

ной связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средства ЗИ

 

 

 

 

 

 

Электропроводка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10.1. Источники электромагнитного излучения

Во время солнечных вспышек и бурь на человеческий организм обрушивается комплексный поток ЭМИ, резко отличающихся своими основными физическими характеристиками и временем действия. Многолетние исследования действия ЭМИ на биологические структуры выявили разнообразные последствия этих воздействий, отличия которых можно объяснить не только различнымпи энергетическими показателями, но и частотными характеристиками, определяющими механизмы действия каждой группы ЭМИ.

Рассмотрим характерный сценарий воздействия ЭМИ при солнечной вспышке или буре. При образовании мощного протуберанца на Солнце к Земле устремляются потоки ЭМИ и высокоэнергетических частиц. Электромагнитные поля достигают поверхности Земли примерно 8 минут. Высокоэнергетические частицы достигают Земли примерно через 2 суток и задарживаются магнитосферой Земли, вызывая при этом возникновение магнитных бурь или геомагнитных возмущений. После успокоения Солнца и рахзрушений протуберанцев поток ЭМИ резко ослабевает до шумовых значений, а геомагнитное возмущение продолжает сохраняться в течение нескольких дней. Таким образом, влияние солнечной вспышки или бури можно разделить на три фазы резко отличающихся по характеру воздействия.

В течение первой фазы на человека действуют только высокочастотные электромагнитные поля (ВЭМП), которые можно разделить на две группы по механизму взаимодействия без четкой границы между ними. Первая группа – сравнительно низкочастотные ВЭМП (300 МГц) и ниже. Они вызывают внутри

92

организма появление электричсеских потенциалов, особенно при возникновении резонансных явлений в отдельных органах. Эти потенциалы вызывают появление электрофоретических явлений. Вторая группа – ВЭМП, начиная примерно с 300 МГц, проявляют свое влияние на атомарном и молекулярном уровнях. Воздействие этих полей, благодаря явлением аккумуляции, вызывает возбуждение, принудительные ионизацию и диссоциацию биологических молекул.

Во время второй фазы к действию ВЭМП добавляется действие геомагнитного поля Земли, что вызывает существенное усилие воздействия солнечной вспышки на организм чловека благодаря кооперативному действию низкочастотных ЭМП и ВЭМП. Появление низкочастотного магнитного поля приводит, во-первых, к возникновению явлений, обусловленных воздействием магнитного поля на макроструктуры и органы, обладающие магнитными свойствами. Во-вторых, магнитное поле вызывает принудительную ориентацию свободно взвешенных в жидкости молекул. Увеличение воздействия солнечной вспышки в этой фазе настолько возрастает, что некоторые исследователи отмечают максимум смертей и сердечно-сосудистых кризисов в первый день геомагнитных возмущений.

Третья фаза характеризуется прекращением действия всех ВЭМП и действием только низкочастотного магнитного поля. Магнитное поле продолжает действовать на макрострукруры человеческого организма и, в зависимости от толерантности организма, либо подчеркивает, либо ослабляет последствия воздействия.

Антропогенные источники ЭМИ. Наибольший влад в электромагнитную обстановку жилых помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц вносит электротехническое оборудование, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам, другие здания, распределительные щиты, трансформаторы и др.

В настоящее время результаты выполненных исследований не могут четко обосновать предельные величины или другие обязательные ограничения для продголжительного облучения населения низкочастотными магнитными полями малых уровней. Исследователи из университета Карнеги в Питсбурге (США) сформулировали подход к проблеме магнитного поля, который они назвали «благоразумное предотвращение». Они считают, что пока наше знание относительно связи между здоровьем и последствием облучения остаются неполными, но существуют сильные подозрения относительно последствий этих излучений для здоровья. Поэтому необходимо предпринимать шаги по обеспечению безопасности.

Подобный подход был использован, например, в начальной стадии работ по проблеме биологического действия ионизирующего излучения: подозрение рисков ущерба для здоровья, высказанное в конце XIX в., основанное на твердых научных данных позволило обосновать необходимость применения защитных мероприятий.

Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем

93

пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии достигает десятков метров. Дальность распространения электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП – например ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение – тем больше зона повышенного уровня электрического поля. При этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы ЛЭП.

Дальность распределения магнитного поля также зависит от величины протекающего тока, от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течение суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия, что явилось обоснованием для их нормирования (табл. 10.2).

Таблица 10.2 Допустимые уровни воздействия электрического поля ЛЭП на население

ПДУ, кВ/м

Условия облучения

1

2

0,5

внутри жилых зданий

1,0

на территории зоны жилой застройки

 

в населенной местности вне зоны жилой застройки; (земли

 

городов в пределах городской черты в границах их

 

перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые

5,0

зоны, курорты, земли поселков городского типа в пределах

 

поселковой черты и сельских населенных пунктов в

 

пределах черты этих пунктов), а также на территории

 

орогодов и садов

10,0

на участках пересечения воздушных линий электропередачи

с автомобильными дорогами I – IV категорий

 

 

в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя

15,0

бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта,

 

и сельскохозяйственные угодья)

20,0

в трудодоступной местности (недоступной для транспорта и

сельскохозяйственных машин) и на участках, специально

 

выгороженных для исключения доступа населения

Сотовая радиотелефония является одной из наиболее интенсивно развивающихся телекоммуникационных систем. В настоящее время во всем мире насчитывается несколько сотен миллионов абонентов, пользующихся услугами этого вида подвижной (мобильной) связи.

Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции и мобильные радиотелефоны. Базовые станции (БС) поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами (МРТ), вследствие чего БС и МРТ являются источниками ЭМИ в УВЧ диапазоне.

Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является весьма

94

эффективное использование выделяемого для работы системы радиочастотного спектра (многократное использованеи одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов.

БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых (загрузка) не является постоянной в течение суток. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения БС, дня недели и др. В ночные часы загрузка БС практически равна нулю, т.е. станции в основном «молчат».

Исследования электромагнитной обстановки на территории, прилегающей к БС, были проведены специалистами разных стран, в том числе Швеции, Венгрии и России. По результатам измерений, проведенных в Москве и Московской области, можно констатировать, что в 100% случаев электромагнитная обстановка в помещениях зданий, на которых установлены антенны БС, не отличалась от фоновой, характерной для данного района в данном диапазоне частот.

Мобильный радиотелефон (РРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453-1785 МГц. Мощность излучения РРТ является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи системы и «мобильный радиотелефон – базовая станция», т.е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения РРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125 – 1,0 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 – 0,2 Вт.

Вопрос о воздействии излучения РРТ на организм пользователя до сих пор является открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран, включая Россию, на биологических объектах дали противоречивые результаты.

Излучения видеотерминалов сегодня занимают осмобое место в рассматриваемой проблеме. Всеобщая компьютеризация общества остро поставила вопросы безопасности работы оператора. Объективно зафиксированны многочисленные жалобы пользователей компьютеров на ухудшение здоровья. Проблемы безопасности работы с монитором серьезны, что находит отражение в деятельности многих международных организаций.

Видеотерминалы изучают электромагнитные поля в очень широком диапазоне. В радиодиапазоне эти поля продуцируются катодной трубкой. Основными же их источниками служат горизонтальные и вертикальные отклоняющие катушки, которые сканируют электронный луч и работают в диапазоне 15-35 кГц. На расстоянии 50 см от экрана обычная напряженность электрических полей – от 0,5 до 10 В/м, а интенсивность магнитного поля – от 0,1 до 1,0 мГс. Видеотерминалы также продуцируют электрические и магнитные поля частотой 50 или 60 Гц (рис. 10.2.).

95

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]