ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие

641

Примечание:

*необходимость контроля 210Рb в данном случае вызвана его очень жестким нормативом (уровень вмешательства УВвода = 0,2 Бк/кг) и типичным для атмосферных выпадений и поверхностных вод соотношением 210Ро/210Рb

=0,2–0,3.

**превышение общей бетаактивности может быть обусловлено присутствием 40К, который дает пренебрежимо малый вклад в эффективную дозу

за счет питьевой воды.

Контрольные вопросы к гл. 7

1.Что такое радиоактивность?

2.Единицы активности, мощности дозы, эквивалентной дозы.

3.Методы и приборы измерения радиоактивных излучений.

4.Источники радиоактивного загрязнения.

5.Критерий радиационной безопасности питьевой воды.

6.Что такое дезактивация?

642

Среди тайн, которые становятся тем темнее, чем больше о них думают, останется всегда одна абсолютная истина: мы находимся перед лицом бесконечной и вечной Энергии,

из которой все происходит.

Г. Спенсер

ГЛАВА 8. ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИЗЛУЧЕНИЙ

8.1. Электромагнитные поля и излучения и их действие на человека и окружающую среду

Электромагнитное поле (ЭМП) это особая форма материи, которая обнаруживается по силовому воздействию на заряды и характеризуется напряженностью электрического поля Е (В/м), магнитной индукцией В (Тл) либо напряженностью магнитного поля Н (А/м) и плотностью потока энергии Р (Вт/м2).

Переменное во времени ЭМП, распространяющееся в виде электромагнитных волн, называют электромагнитным излучением, а постоянное во

времени статическим.

Человек появился в условиях относительно слабых электромагнитных полей, создаваемых постоянными и переменными источниками, к которым относятся:

геомагнитное поле Земли (ГМПЗ) с индукцией около 50 мкТл (носит стационарный характер и является для человека в любой точке Земли однородным и равномерным);

магнитные бури*, грозовые разряды, поля ионосферы (переменные). Напряженность электрического поля Земли в зависимости от широты

колеблется от 120 В/м до 150 В/м. С увеличением расстояния от поверхности Земли напряженность убывает по экспоненциальному закону и составляет около 5 В/м на высоте 9 км.

Научно-технический прогресс обусловил появление в различных отраслях промышленности, в том числе в машиностроении, искусственных источников ЭМП промышленной частоты (50 Гц) и широкого радиочастотного диапазона, охватывающего частоты от нескольких Гц до 300 ГГц (табл. 8.1).

Источниками ЭМП промышленной частоты являются трансформаторы, воздушные линии электропередачи, кабельные линии, электрооборудование

и др. Диапазон высоких частот (ВЧ) средние и длинные волны применяют для индукционной термообработки металлов (закалка, плавка, пайка, сварка, отжиг и т.д.) и других материалов (зонная плавка полупроводников, сварка металла, стекла и т. д.).

* Источниками возникновения магнитных бурь являются энергетические взаимодействия планет Солнечной системы с Солнцем.

Коротковолновый диапазон ВЧ и диапазон ультравысоких частот (УВЧ) применяют для высокочастотного нагрева диэлектриков (сварка пластикатов, нагрев пластмасс, склейка деревянных изделий и др.).

Специфическим и широко распространенным источником электромагнитных излучений в широком диапазоне частот являются персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ) и видеодисплейные терминалы.

Искусственные источники нарушают однородность и равномерность геомагнитного поля Земли, значительно увеличивают напряженность электромагнитного излучения и воздействуют на человека, животный и растительный мир.

Живая ткань в электрическом отношении представляет собой проводник и поэтому практически прозрачна для магнитного поля. Исследованиями установлено, что магнитное поле индуцирует в теле человека вихревые токи. Опасность действия зависит от напряженности и продолжительности воздействия магнитных полей. При длительном систематическом пребывании человека в магнитном поле могут возникать изменения функционального состояния нервной, сердечно-сосудистой, иммунной систем. Имеется вероятность развития лейкозов и злокачественных новообразований центральной нервной системы.

Действие электрических полей (ЭП) промышленной частоты на человека обусловлено:

непосредственным влиянием ЭП; протеканием через тело человека тока, способного вызвать болезнен-

ные ощущения и искровые разряды.

Непосредственное влияние электрических полей выражается в его тепловом воздействии на молекулы, клетки и ткани, которые под действием ЭП приобретают электрические свойства проводников. Избыточное тепло в организме и повышениетемпературытканей, органовчеловекаведеткихзаболеванию.

В качестве интегрального критерия воздействия электрического поля промышленной частоты на человека на практике часто используется значе-

644

ние тока, проходящего через человека в землю, когда он находится в электрическом поле. Причем независимо от того, изолирован ли он от земли или стоит в токопроводящей обуви непосредственно на земле, значения тока практически одинаковы и равны

Jh 12Е,

где Jh ток, протекающий через человека в землю, мкА; Е напряженность на высоте человека среднего роста, кВ/м.

Действие электромагнитных полей радиочастотного диапазона зависит от частоты излучения, длины волны, продолжительности воздействия, индивидуальных особенностей человека, размера облучаемой поверхности тела, глубины проникновения и поглощения ЭМП. Электромагнитные поля сантиметрового диапазона поглощаются кожей и прилегающими к ней тканями,

дециметрового проникают на глубину 8 10 см, миллиметрового поверхностными слоями кожи.

При воздействии микроволн в таких органах, как мозг, глаза, почки, кишечник, семенники, яичники, хрусталик, обладающих слабо выраженной терморегуляцией, отмечается положительный температурный градиент, т. е. более выраженный нагрев глубоких тканей и органов по сравнению с кожей и подкожным слоем (табл. 8.2).

Поглощение энергии электромагнитных полей на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях приводит к нетепловому эффекту: нарушению структуры и функций нервной клетки, эритроцита, снижению активности мозга и др. Наиболее чувствительны к нетепловому эффекту центральная нервная и сердеч- но-сосудистая системы. Совокупность изменений и нарушений в организме человека, вызванных действием электромагнитных полей, называется радиоволно-

войболезнью(невроз).

Таблица 8.2 Последствия воздействия электромагнитных полей и излучений радиочас-

тотного диапазона на человека

В настоящее время в эксплуатации находятся линии электропередачи сверхвысокого напряжения и системы питания усилителей в кабельных уст-

645

ройствах, использующие землю в качестве рабочего проводника. При этом избежать попадания части тока в окружающий грунт невозможно. В геологической среде присутствует и электрическое поле, возникающее в результате утечек через заземления и из-за несовершенства изоляции источника от грунта. Ток, стекающий с источника непосредственно в землю, называют током утечки, а токи утечки, суммируясь в земле, создают поле токов, называемых блуждающими токами.

Искусственные электромагнитные поля, возникающие в геологической среде, оказывают мешающее влияние на кабели связи и управления, искажая передаваемые сигналы, нарушая нормальную работу систем управления на транспорте, способствуют увеличению скорости коррозии подземных металлических и железобетонных сооружений (фундаменты зданий, опоры мостов, контактной сети, рельсы и др.), влияют на свойства грунтов и почв, а также характер процессов, протекающих в них.

8.2. Нормирование электромагнитных полей и излучений

Нормирование электромагнитных полей и излучений производится в соответствии с СанПиН 2.2.4.1191–03, утвержденными постановлением Главного государственного врача России от 19 февраля 2003 г.

Оценку и нормирование ослабления геомагнитного поля на рабочем месте производят на основании определения его интенсивности внутри помещения, объекта, технического средства и в открытом пространстве на территории, прилегающей к месту его расположения, с последующим расчетом коэффициента ослабления ГМП.

Интенсивность геомагнитного поля – это количественный параметр геомагнитного поля в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в Тл (мкТл, нТл), которые связаны между собой следующим соотношением:

Н = В/ 0,

где 0 = (4/ ) 10–7 Гн/м – магнитная постоянная, при этом 1 А/м ~ 1,25 мкТл, 1 мкТл ~ 0,8 А/м.

Коэффициент ослабления интенсивности геомагнитного поля – это коэффициент, равный отношению интенсивности геомагнитного поля открытого пространства (В0 или Н0) к его интенсивности внутри помещения (ВВ или НД):

K0ГПМ B0 / BB ,

где B0 – модуль вектора магнитной индукции в открытом пространстве; BB

– модуль вектора магнитной индукции на рабочем месте в помещении; или

K0ГПМ H0 / HB ,

646

где |Н0| – модуль вектора напряженности магнитного поля в открытом пространстве; |НВ| – модуль вектора напряженности магнитного поля на рабочем месте в помещении.

Временный допустимый уровень (ВДУ) ослабления геомагнитного поля на рабочих местах персонала в помещениях (объектах, технических средствах) в течение смены cогласно СанПиН 2.2.4.1191–03 не должен превышать 2:

ВДУ K0ГПМ 2.

Предельно допустимый уровень постоянного магнитного поля – это уровень постоянного магнитного поля (ПМП), устанавливаемый дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия.

Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в мТл.

ПДУ напряженности (индукции) ПМП на рабочих местах представлены в табл. 8.3.

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) ПМП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью.

Предельно допустимый уровень электромагнитного поля промыш-

ленной частоты – это уровень электромагнитного поля (ЭМП) частоты 50 Гц, устанавливаемый раздельно по напряженности (Е) электрического поля (ЭП) в кВ/м, напряженности магнитного поля (Н) в А/м или индукции магнитного поля (В) в мкТл. Нормирование ЭМП 50 Гц на рабочих местах персонала производят дифференцированно в зависимости от времени пребывания в ЭМП.

Предельно допустимый уровень напряженности ЭП на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м.

647

При напряженностях в интервале больше 5 до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания в ЭП равно, ч,

Т = (50/Е) – 2,

где Е – напряженность ЭП в контролируемой зоне, кВ/м; Т – допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч.

При напряженности свыше 20 до 25 кВ/м допустимое время пребывания в ЭП составляет 10 мин.

Пребывание в ЭП с напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты не допускается.

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время необходимо находиться вне зоны влияния ЭП или применять средства защиты.

Время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП (Тпр) вычисляют по формуле:

Tпp = 8 (tEl/TЕl + tЕ2/TЕ2 +…+ tEn/TЕn),

где Тпр – приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пребыванию в ЭП нижней границы нормируемой напряженности; tE1, t/Е2, …, tEn – время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью Е1; Е2, ...

Еn, ч; TE1, ТE2, …, ТЕn – допустимое время пребывания для соответствующих контролируемых зон. Приведенное время не должно превышать 8 ч.

Количество контролируемых зон определяют перепадом уровней напряженности ЭП на рабочем месте. Различие в уровнях напряженности ЭП контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м.

Предельно допустимые уровни напряженности периодических (синусоидальных) магнитных полей устанавливают для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (табл. 8.4).

Таблица 8.4 Предельно допустимые уровни воздействия периодического магнитного поля

частотой 50 Гц

Допустимую напряженность магнитного поля внутри временных интервалов определяют в соответствии с кривой интерполяции (рис. 8.1).

648

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью(индукцией) магнитного поляобщее время выполненияработ в этих зонах не должно превышать предельно допустимоедля зоны с максимальной напряженностью.

Рис. 8.1. Кривая интерполяции ПДУ магнитных полей частотой 50 Гц в зависимости от времени

Допустимое время пребывания может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня.

Для условий воздействия импульсных магнитных полей 50 Гц (табл. 8.5) ПДУ амплитудного значения напряженности поля (Нпду) дифференцированы в зависимости от общей продолжительности воздействия за рабочую смену (Т) и характеристики импульсных режимов генерации:

Таблица 8.5 Предельно допустимые уровни воздействия импульсных магнитных полей

частотой 50 Гц в зависимости от режима генерации

649

режим I – импульсное с и 0,02 с, tп 2 с; режим II – импульсное с 60 с и 1 с, tп > 2 с; режим III – импульсное 0,02 с и < 1 с, > 2 с,

гдеми, с.и – длительность импульса, с, tп – длительность паузы между импульса-

Предельно допустимый уровень электромагнитного поля диапазона

частот 10–30 кГц – это уровень электромагнитного поля диапазона частот 10–30 кГц, определяемый раздельно по напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) полей в зависимости от времени воздействия. Предельно допустимые уровни напряженности электрического и магнитного поля при воздействии в течение всей смены составляют 500 В/м и 50 А/м, соответственно. Предельно допустимые уровни напряженности электрического и магнитного поля при продолжительности воздействия до 2 ч за смену составляют 1000 В/м и 100 А/м, соответственно.

Предельно допустимый уровень электромагнитного поля диапазона частот 30 кГц–300 ГГц – это уровень электромагнитного поля диапазона

частот 30 кГц–300 ГГц, устанавливаемый по величине энергетической экспозиции (ЭЭ).

Энергетическую экспозицию в диапазоне частот 30 кГц–300 МГц рассчитывают по формулам:

ЭЭЕ = Е2 Т, (В/м)2 ч; ЭЭН = Н2 Т, (А/м)2 ч,

где Е – напряженность электрического поля, В/м; Н – напряженность магнитного поля, А/м; Т – время воздействия за смену, ч.

650

Энергетические экспозиции в диапазоне частот 300 МГц–300 ГГц рассчитываютпоформуле:

ЭЭППЭ = ППЭ Т, (Вт/м2) ч, (мкВт/см2) ч,

где ППЭ – плотность потока энергии, Вт/м2, мкВт/см2.

Предельно допустимые уровни энергетических экспозиций (ЭЭПДУ) на рабочих местах за смену представлены в табл. 8.6.

Таблица 8.6 ПДУ энергетических экспозиций ЭМП диапазона частот 300 МГц

Максимальные допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей, плотности потока энергии ЭМП не должны превышать значений, представленныхвтабл. 8.7.

Таблица 8.7 Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии

ЭМП диапазона частот 30 кГц...300 ГГц

Примечание. *Для условий локального облучения кистей рук.

Предельно допустимый уровень электростатического поля – это уро-

вень электростатического поля (ЭСП), устанавливаемый дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену. Уровень ЭСП оценивают в единицах напряженности электрического поля (Е) в кВ/м.