Лекции по экологии

122

И третий метод защиты от опасностей предусматривает средства,

обеспечивающие адаптацию человека в производственной среде с помощью средства индивидуальной защиты.

Пассивная защита заключается в проведении организационных или технических мероприятий на прилегающих к излучающему объекту территориях, или на конкретных объектах, подверженных воздействию ЭМП.

Рассмотрим основные принципы, закладываемые в структурные элементы системы защиты.

15.3 Нормирование электромагнитных полей в окружающей среде 15.3.1 Принципы нормирования электромагнитных полей в окружающей среде

Электромагнитное поле, как особая форма существования материи, характеризуется целым рядом параметров – частотой, напряженностью электрического и магнитного полей, фазой, поляризацией, видом модуляции, структурой и др. Биологическая активность почти всех перечисленных параметров уже доказана и степень их воздействия учитывается в разрабатываемых нормативных документах.

Нормирование с точки зрения экологических проблем – это установление предельно допустимых уровней (ПДУ).

Предельно допустимый уровень – это уровень вредного фактора, который не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Предельно допустимый уровень устанавливается по биологически активному параметру воздействующего фактора.

Проблема нормирования очень сложна. Специалисты сталкиваются с различными аспектами этой проблемы.

Во-первых, это медико-биологические аспекты, которые включают необходимость проведения гигиенических, клинико-физиологических и экспериментальных исследований.

123

Гигиенические исследования заключаются в обнаружении ЭМП, обследовании рабочих мест, уровней и режимов облучения, выявлении биологически активных параметров и пр.

Клинико-физиологические исследования включают обследование людей,

подверженных облучению, анализ статистики и видов заболеваний, сравнение с необлученными категориями людей и т. д.

Экспериментальные исследования заключаются в проведении исследований на реальных биологических объектах и предполагают весь комплекс научно-исследовательских работ, связанных с облучением животных, наблюдением за ними, сравнением с контрольными группами и т. д. Для этого создают специальные облучающие системы, где помещают подопытных животных, в качестве которых чаще всего используют белых мышей и крыс. Виды животных выбирают, с одной стороны, исходя из габаритных возможностей облучающих систем, а, с другой стороны, необходимо выполнить требование достоверности результатов исследований, которая, кроме всего прочего, определяется минимальным количеством животных, необходимых для статистических обработок результатов исследований.

Кроме облучаемых, должна быть и контрольная группа животных, которая располагается в непосредственной близости. Условия жизнеобеспечения для всех животных (температура воздуха, влажность, давление, режим питания, прочие внешние факторы) должны быть одинаковыми. Сравнивая результаты исследований для облучаемых животных и животных контрольной группы, делают выводы о степени влияния или не влияния ЭМП на выбранный вид животных. Затем по принятым в медико-биологической практике методикам пересчитывают установленные для животных предельно допустимые уровни на человека.

Экспериментальные исследования на человеке, как правило, не проводятся. Это связано с тем, что в экспериментах создаются уровни поля, которые могут навредить здоровью человека. Только в последнее время стали проводить исследования по влиянию ЭМП радиотелефонов на добровольцах. Электромагнитные условия проведения таких экспериментов практически не отличаются от условий обычного сеанса телефонного разговора. Отметим, что оценка воздействия ЭМП сотовых телефонов на человека путем проведения экспериментальные исследования на животных многим специалистам представляется весьма сомнительной.

В свое время широкое распространение получили фантомные исследования.

Фантом – это модель человеческого тела или его части в натуральную величину.

Фантомы выполняют из материалов, имеющих такие же электрические характеристики, как и биологические ткани. Обычно в фантомах воспроизводят всего несколько видов тканей: кожу, жировой слой, костные ткани. А внутренние органы человека воспроизводят однородным веществом с усредненными электрическими характеристиками. Чаще всего необходимые электрические характеристики фантомных материалов достигаются

124

изменением концентрации растворов солей. По форме и размерам фантомы могут с высокой степенью точности воспроизводить тело человека или его части, а могут быть модельные фантомы.

В зависимости от решаемых задач исследуемый объект может быть в качестве грубого приближения заменен цилиндром, сферой или шаром. Голова человека, например, хорошо моделируется эллипсоидом

Фантомы человека и головы человека

На фантомах проводятся исследования, связанные с непосредственными оперативными измерениями каких-либо воздействующих факторов или ответных реакций: напряженности поля вблизи и внутри фантома, токов в фантоме, температуры нагрева тканей от ЭМП.

Эллипсоидная модель головы человека

Моделирование человека и крысы полуэллипсоидом

125

газета «СПИД-ИНФО» – «Останкино – рай для самоубийц»; газета «Московский комсомолец» – «Москвичей защитят от сотовой связи». Часто публикуются непроверенные, искаженные факты, будто бы основанные на авторитетных зарубежных научных исследованиях.

В докладах Международной комиссии радиозащиты есть тезис о том, что «не существует уровня облучения, который можно было бы признать абсолютно безопасным». Для жизни человека, как и для существования любого биологического объекта, существует риск, определяемый вероятностью гибели от каких-то катаклизмов, воздействий, факторов окружающей среды и т.

д. Доказано, что в лучшем случае риск для человека может составлять

величину не менее 10-7. Технические достижения цивилизации в значительной степени увеличивают эту вероятность, доводя ее в некоторых случаях до единиц процентов. Определенный вклад в величину риска вносят и электромагнитные поля искусственного происхождения.

Однако человечество не собирается отказываться от своих достижений и двигаться назад к природе. Любые нормы, стандарты и регламентации,

связанные с защитой человека от опасного воздействия ЭМП, представляют собой компромисс между преимуществами, получаемыми при использовании техники, и возможным риском, связанным с этим использованием. Доказана полная несостоятельность и социальная неприемлемость идеологии абсолютной безопасности.

В отечественных нормативных документах нормирование ЭМП производится отдельно для производственного персонала и населения.

Среди производственного персонала иногда выделяют контингент профессионально связанный и не связанный с производством работ в ЭМП. При этом учитывается, что население может облучаться круглосуточно, а производственный персонал может попадать в ЭМП только в течение рабочей смены на производстве – 8 часов. Кроме того, диапазон состояний организма у населения значительно шире (от ребенка до пожилого человека, от здорового человека до тяжело больного), чем у производственного персонала, который к тому же в условиях работы с ЭМП подвергается периодическим медицинским обследованиям и часто получает различные виды материальной и социальной помощи. В связи с этим ПДУ для производственного персонала в 2…3 раза

выше, чем для населения.

Предельно допустимые уровни ЭМП на производстве не должны превышаться на рабочих местах производственного персонала, а для населения – на селитебной территории, под которой понимается территория населенных пунктов, отведенная под жилые кварталы, общественные здания, парки, бульвары и т.п.

Выводы:

1. При решении проблем электромагнитной экологии для технических средств радиосвязи, радиовещания и телевидения необходимо обеспечить комплексное исследование проблемы с учетом всех важнейших взаимосвязей.

127

2.Основные составляющие системы защиты– нормирование ЭМП, расчетное прогнозирование электромагнитной обстановки, инструментальный контроль и защита от ЭМП.

3. Экспериментальные исследования на человеке, как правило, не проводятся. Это связано с тем, что в экспериментах создаются уровни поля, которые могут навредить здоровью человек. Бурное развитие вычислительной техники позволило создавать компьютерные фантомы тела человека и его частей и проводить математическое моделирование влияния ЭМП на человека.

Вопросы для самоконтроля

1.Экологическая опасность технических средств радиовещания НЧ диапазона.

2.Экологическая опасность технических средств радиосвязи и радиовещания ВЧ диапазон.

3.Экологическая опасность технических средств телевидения и ЧМ радиовещания.

4.Структура системы защиты окружающей среды и человека от ЭМП.

5.Методы прогнозирования ЭМП вблизи излучающих объектов.

6.Общие методы защиты от ЭМП.

7.Что такое нормирование загрязняющего фактора? Определение ПДУ.

8.Различные подходы к нормированию ЭМП в окружающей среде.

9.Медико-биологические, технические, экономические и социальные

проблемы нормирования.

10.Для какого контингента облучаемых производится нормирование?

128

Лекция 16 (продолжение темы)

16.1 Нормируемые параметры ЭМП

Для населения гигиенические требования к объектам, излучающим электромагнитную энергию в окружающую среду в радиочастотном диапазоне, определяются Государственными нормативными документами.

Предельно допустимые уровни ЭМП устанавливаются в диапазоне частот до 300 МГц по напряженности электрического поля Е в В/м, по напряженности магнитного поля Н в А/м. Иногда в зарубежных стандартах нормируется индукция магнитного поля, которая выражается в Тл (мТл, мкТл) – 1мТл соответствует 800 А/м.

В диапазоне частот выше 300 МГц предельно допустимые уровни устанавливаются по плотности потока энергии ППЭ в Вт/м2 (мВт/см2 и мкВт/см2).

При нормировании ЭМП для производственного персонала принят, так называемый, дозный подход, при котором по аналогии с радиоактивным излучением нормируется предельная доза энергии, поглощаемая телом человека в электромагнитном поле. Такой подход позволяет учитывать временной фактор и оценивать опасность ситуации, при которой человек в течение рабочей смены должен работать в электромагнитных полях различных уровней и частотных диапазонов.

Дозу облучения ЭМП называют энергетической экспозицией – ЭЭ (иногда энергетической нагрузкой – ЭН).

В диапазоне частот до 300 МГц энергетическая экспозиция для

16.2 Характер воздействия ЭМП

С критериями оценки опасности ЭМП тесно связан характер воздействия, под которым понимают совокупное загрязнение окружающей среды ЭМП и другими факторами. Характер воздействия ЭМП может быть:

1.Изолированным – от одного источника ЭМП. В этом случае оценка опасности электромагнитной обстановки производится непосредственно по предельно допустимому уровню ЭМП, определяемому по виду и рабочей частоте технических средств. В настоящее время все труднее привести пример полностью изолированного воздействия ЭМП. Это, например, воздействие ЭМП от ЛЭП или от сотового телефона за чертой города.

2.Сочетанным – от двух и более источников ЭМП, имеющих одинаковую величину предельно допустимого уровня одного и того же нормируемого параметра.

3.Смешанным – от двух и более источников ЭМП, имеющих различные величины предельно допустимых уровней одного или различных нормируемых

129

параметров. Это самый распространенный для человека характер воздействия ЭМП. Где бы человек не находился в пределах селитебных территорий и территорий предприятий, везде он подвержен воздействию ЭМП различных диапазонов и интенсивностей.

4. Комбинированным – в случае воздействия ЭМП и какого-либо другого неблагоприятного загрязняющего фактора (материального или энергетического). Сейчас такие условия все чаще и чаще наблюдаются для человека.

Сочетанное, смешанное и комбинированное воздействие ЭМП предполагает введение критериев и алгоритмов, по которым производится оценка состояния окружающей среды.

Воздействие может быть постоянным и прерывистым. Типичным случаем прерывистого воздействия является облучение от сканирующих антенн радиолокационных станций. Воздействию может подвергаться все тело человека (общее облучение) или части тела (локальное облучение), например, в случае облучения ЭМП радиотелефона.

Таким образом, нормирование ЭМП осуществляется в зависимости:

от частоты ЭМП (с увеличением частоты имеется четкая тенденция уменьшения предельно допустимого уровня, то есть нормы становятся строже);

от категории облучаемых людей (население, производственный персонал, пользователи);

от вида технических средств (телевидение, сотовая связь,

радиолокаторы, ЛЭП, печи СВЧ, видеодисплейные терминалы и т. д.).

16.3 Гигиеническое нормирование электромагнитных полей

Рассмотрим ПДУ электромагнитного поля в различных частотных диапазонах для радиотехнических объектов, работающих в режиме непрерывного излучения (кроме объектов радио и телевизионного вещания в ОВЧ-диапазоне и технических средств сотовой подвижной связи) (таблица 1). В таблице ПДУ по напряженности поля приведены в эффективном значении, а по плотности потока энергии – в среднем значении.

Следует обратить внимание, что с увеличением частоты предельно допустимые уровни становятся ниже, и самый жесткий норматив принят в диапазоне 30...300 МГц. Предельно допустимый уровень, равный 10 мкВт/см2, соответствует в поле плоской волны напряженности поля 6,14 В/м.

Прежде, чем привести предельно допустимые уровни электромагнитного поля для технических средств телевидения, напомним частотный план телевизионного вещания.

Метровые каналы:

-I диапазон (1 и 2 каналы) – 48,5...66 МГц;

-II диапазон (3...5 каналы) – 76…100 МГц;

-III диапазон (6...12 каналы) – 174...230 МГц.

Дециметровые каналы:

130

-IV диапазон (21...34 каналы) – 470...582 МГц;

-V диапазон (34...60 каналы) – 582...790 МГц.

Вдиапазонах 66...74 МГц и 100...108 МГц осуществляется ОВЧ ЧМ радиовещание, технические средства которых часто размещаются совместно с техническими средствами телевидения.

Предельно допустимые значения напряженности ЭМП в диапазоне

48,4…300 МГц в зоне размещения радиотелевизионных передающих станций зависят от частоты и определяются по формуле:

E ПДУ 21 f 0,37 ,

где ЕПДУ – предельно допустимое значение напряженности электромагнитного поля, В/м;

f – нормируемая частота электромагнитного поля, МГц.

Таблица 1

Предельно допустимые уровни электромагнитных полей (круглосуточное непрерывное излучение)

В таблице 2 приведены предельно допустимые значения напряженности поля для метровых телевизионных каналов.

Нормирование ЭМП, создаваемого техническими средствами ОВЧ ЧМ радиовещания, осуществляется аналогично электромагнитным полям от телевизионных технических средств, то есть предельно допустимые уровни частотнозависимы. Предельно допустимые уровни полей, создаваемых телевизионными станциями УВЧ диапазона (более 300 МГц), определяются по таблице 1.

131