1.3 Неионизирующие электромагнитные поля и излучения
К неионизирующим электромагнитным излучениям и полям (НЭ-МИП) относят электромагнитные излучения радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно - статические электрические и постоянные магнитные поля, поскольку последние, строго говоря, излучениями не являются.
Электромагнитные излучения (ЭМИ) распространяются в виде электромагнитных волн, основными характеристиками которых являются: длина волны --X, м, частота колебаний -- f, Гц и скорость распространения -- V, м/с. В свободном пространстве скорость распространения ЭМИ равна скорости света -- С = 3 * 108 м/с.
Неионизирующие электромагнитные излучения и поля естественного происхождения. До недавнего времени основное внимание исследователей, занимающихся проблемой гигиенического нормирования неионизирующих электромагнитных излучений (НЭМИ), было сосредоточено на изучении биоэффектов ЭМИ антропогенного происхождения, уровни которых существенно превышают естественный электромагнитный фон Земли. Вместе с тем, в последние десятилетия была убедительно доказана важнейшая роль ЭМИ естественного происхождения в становлении жизни на Земле и ее последующих развитии и регуляции.
Биологическое действие неионизирующих электромагнитных излучений и полей естественного происхождения
Особое внимание при изучении влияния естественных ЭМИ на живую природу уделяется геомагнитному полю, как одному из важнейших факторов окружающей среды. Показано, что у различных организмов (от бактерий до млекопитающих) выявляется целый ряд реакций со стороны различных систем на изменение геомагнитного поля (Дубров А.П., 1974; Холодов Ю.А., 1976, 1982; Моисеева Н.И., Любицкий Р.И., 1986). Получены материалы, которые не только подтверждают чувствительность организмов к геомагнитному полю, но и не исключают у многих из них способности воспринимать содержащуюся в нем пространственно-временную информацию. Это свидетельствует о том, что геомагнитное поле является существенным компонентом среды обитания. Изучение магниторецепции у человека дало основание считать, что она представлена как в структурах мозга, так и надпочечниках (Дюрвард Д.Скайлс, 1989).В настоящее время стало ясно, что естественные электромагнитные поля следует рассматривать как один из важнейших экологических факторов. И если осуществление жизнедеятельности в условиях воздействия естественных ЭМИ является таким значимым и одновременно „привычным" для биосистем, то попадание в ситуацию, когда их уровни претерпевают резкие колебания или значительно снижены, может иметь серьезные негативные последствия.
Статические электрические поля.
Статические электрические поля (СЭП) представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока.
СЭП достаточно широко используются в народном хозяйстве для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов и т.д.
Вместе с тем существует целый ряд производств и технологических процессов по изготовлению, обработке и транспортировке диэлектрических материалов, где отмечается образование электростатических зарядов и нолей, вызванных электризацией перерабатываемого продукта (текстильная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, химическая промышленности и др.). В энергосистемах СЭП образуются вблизи работающих электроустановок, распределительных устройств и линий электропередачи постоянного тока высокого напряжения. При этом имеет место также повышенная ионизация воздуха (например, в результате коронных разрядов) и возникновение ионных токов.
Основными физическими параметрами СЭП являются напряженность поля и потенциалы его отдельных точек. Напряженность СЭП -- векторная величина - определяется отношением силы, действующей па точечный заряд к величине этого заряда, измеряется в вольтах на метр (В/м). Энергетические характеристики СЭП определяются потенциалами точек поля.
Биоэффекты сочетанных влияний па организм СЭП и аэроионов свидетельствуют о синергизме в действии факторов. При этом превалирующим фактором выступает ионный ток, возникающий в результате движения аэроионов СЭП. Следует отметить, что механизмы влияния СЭП и ответных реакций организма остаются неясными и требуют дальнейшего изучения.
Постоянные магнитные поля.
Источниками постоянных магнитных полей (ПМП) па рабочих местах являются постоянные магниты, электромагниты, сильноточные системы постоянного тока (линии передачи постоянного тока, электролитные ванны и другие электротехнические устройства).
Постоянные магниты и электромагниты широко используются в приборостроении, в магнитных шайбах подъемных кранов и других фиксирующих устройствах, в магнитных сепараторах, в устройствах для магнитной обработки воды, в магнитогидродинамических (МГД) генераторах, установках ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), а также в физиотерапевтической практике.
Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются: напряженность поля (Н), магнитный поток (Ф) и магнитная индукция (В). В системе СИ единицей измерения напряженности магнитного поля является ампер на метр (А/м), магнитного потока - Вебер (Вб), магнитной индукции (или плотности магнитного потока) -- тесла (Тл).
Биологическое действие постоянных магнитных полей.
Живые организмы весьма чувствительны к воздействию ПМП. Имеется большое количество литературы по влиянию ПМП на организм человека и животных. Описаны результаты исследования влияния ПМП на различные системы и функции биообъектов различного уровня организации. Принято считать, что наиболее чувствительными к воздействию ПМП являются системы, выполняющие регуляторные функции (нервная, сердечно-сосудистая, нейроэндокринная и др.).
Следует отметить известную противоречивость взглядов по вопросу биологической активности ПМП. Эксперты ВОЗ на основании совокупности имеющихся данных пришли к заключению, что уровни ПМП до 2 Тл не оказывают существенного влияния па основные показатели функционального состояния организма животных.
Отечественными исследователями (Вялов A.M., Комарова А.А., Сыромятников и др.) описаны изменения в состоянии здоровья у лиц, работающих с источниками ПМП. Наиболее часто они проявляются в форме вегетодистоний, астеновегетативного и периферического вазовегетативного синдромов или их сочетания. Характерны субъективные жалобы астенического характера, функциональные сдвиги со стороны сердечно-сосудистой системы (брадикардия, иногда тахикардия, изменение на ЭКГ зубца Т), тенденция к гипотонии. Кровь достаточно устойчива к воздействию ПМП. Отмечается лишь тенденция к снижению количества эритроцитов и содержания гемоглобина, а также умеренный лейко - и лимфоцитоз.
Периферический вазовегетативный синдром (или вегетативно-сенситивный полиневрит) характеризуется вегетативными, трофическими, сенситивными расстройствами в дистальном отделе рук, изредка сопровождающимися легкими двигательными и рефлекторными нарушениями.
Электрические и магнитные поля промышленной частоты.
Электромагнитные поля (ЭМП) промышленной частоты (ПЧ) являются частью сверхнизкочастотного диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в условиях быта. Диапазон промышленной частоты представлен в нашей стране частотой 50 Гц (в ряде стран Американского континента 60 Гц). Основными источниками ЭМП ПЧ, создаваемых в результате деятельности человека, являются различные типы производственного и бытового электрооборудования переменного тока, в первую очередь, подстанции и воздушные линии электропередачи сверхвысокого напряжения (СВН). Поскольку соответствующая частоте 50 Гц длина волны составляет 6000 км, человек подвергается воздействию фактора в ближней зоне. В связи с указанным гигиеническая оценка ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по электрическому и магнитному полям (ЭП и МП ПЧ).
Электромагнитное поле (ЭМП) является особой формой материи. Электромагнитное поле (ЭМП) распространяется в виде электромагнитных волн. Представляющие собой взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, составляющие единое электромагнитное поле.
Вследствие особенностей ЭМП и различного влияния на организм человека электромагнитных волн разной длины принято раздельное нормирование низкочастотных электромагнитных полей радиочастотного диапазона (10-30 кГц), ЭМП в диапазоне 30кГц-300 ГГц, статических электрических полей, полей создаваемых постоянными магнитами, ЭМП промышленной частоты и ЭМП создаваемым видеодисплеями, ПЭВМ и системами сотовой связи.
Источниками постоянного магнитного поля (ПМП) могут быть физиотерапевтическая аппаратура или диагностическое оборудование (установки ядерного магнитного резонанса).
Источниками ЭМП промышленной частоты (ЭМП ПЧ) являются элементы токопередающих систем различного напряжения (линии электропередачи, распределительные устройства и др.), электротранспорт, различные типы электрооборудования.
Уровни ЭМП искусственного происхождения, созданных человеком, существенно превышают уровни естественных полей.
В последние годы широкое распространение получили такие источники ЭМП, как видеодисплейные терминалы (ВДТ). В ООО «Уренгойгазпром» насчитывается большое количество пользователей персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ) и видеодисплейных терминалов (ВДТ), и число их продолжает постоянно увеличиваться. В Обществе осуществляется работа по замерам и оценке электромагнитных излучений на рабочих местах пользователей ПЭВМ.
Современные ПЭВМ являются оборудованием с потреблением до 200-250 Вт, содержащим несколько электро- и радиоэлектронных устройств, поэтому вокруг ПЭВМ создаются поля с широким частотным спектром и пространственным распределением, такие как:
- электростатическое поле,
- переменные электрические поля,
- переменные магнитные поля.
Особенностями характеристик излучений ВДТ является достаточно широкий спектр частот излучения.
Источниками переменных электрических и магнитных полей в ПЭВМ являются узлы, в которых присутствует переменное высокое напряжение, и узлы, работающие с большими токами. Типичное пространственное распределение переменного магнитного поля вокруг ПЭВМ показано на рис.2 , а переменного электрического поля (в горизонтальной плоскости) на рис.3.
Компьютерная техника является источником целого ряда неблагоприятных физических факторов воздействия на состояние и здоровье пользователей. Следствием неблагоприятного воздействия компьютерной техники на здоровье пользователей можно выделить следующие наиболее важные последствия: заболевания глаз и зрительный дискомфорт, изменения костно-мышечной системы, нарушения, связанные со стрессом, кожные заболевания, неблагоприятные исходы беременности. Установлено, что пользователи персональных компьютеров подвержены стрессам в значительно большей степени, чем работники из любых других профессиональных групп. К другим обнаруженным жалобам на здоровье относятся «пелена перед глазами», сыпь на лице, хронические головные боли, тошнота, головокружения, лёгкая возбудимость и депрессии, быстрая утомляемость, невозможность долго концентрировать внимание, снижение трудоспособности и нарушения сна и многие другие.
Выявление, исследование причин, анализ и устранение таких экстремальных полей, на рабочих местах, представляет собой серьёзную задачу и является необходимым условием безопасной эксплуатации ПЭВМ.
Отнесение условий труда к тому или иному классу вредности и опасности при воздействии неионизирующих электромагнитных полей и излучений осуществляется в соответствии с табл. 15. Руководства Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда».
Значения ПДУ, с которыми проводится сравнение измеренных на рабочих местах величин ЭМП, определяются в зависимости от времени воздействия фактора в течение рабочего дня.
В соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 "Электромагнитныеполя в производственных условиях", ГОСТ 12.1.045-84 "ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля", ГОСТ 12.1.002-84 "ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах", ОБУВ ПеМП 50 Гц N 5060-89, СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы", ГОСТ 12.1.006-84 "ССБТ Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля", Изменения N 1 ГОСТ 12.1.006-84, СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 "Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи", СанПиН 2.2.4.1329-03 "Требования по защите персонала от воздействия импульсных ЭМП".
Условия труда при действии неионизирующих электромагнитных полей и излучений относятся к 3 классу вредности при превышении на рабочих местах ПДУ, установленных для соответствующего времени воздействия,
с учетом значений энергетических экспозиций в тех диапазонах частот, где она нормируется. К 4 классу - для ЭП 50 Гц и ЭМП в диапазоне частот 30 МГц - 300 ГГц при превышении их максимальных ПДУ до значений, а также для широкополосных электромагнитных импульсов при превышении ПДУ напряженности электрического поля в 50 и более раз (для количества электромагнитных импульсов не более 5 в течение рабочего дня).
Ультрафиолетовое излучение.
УФИ -- это электромагнитные неионизирующие излучения оптического диапазона с длиной волны от 200 до 400 им и частотой от 1013 до 1016 Гц, подразделяемые в зависимости от биологической активности на области УФ-А, УФ-В и УФ-С.
УФ-А -- 400-320 им (синонимы: длинноволновое, ближнее УФ-излучение);
УФ-В - 320-280 им (средневолновое УФ-излучение, загарная радиация);
УФ-С - 280-200 им (коротковолновое, далекое УФ-излучение, бактерицидная радиация).
Волны менее 200 им не оказывают существенных биологических воздействий, так как радиация диапазона 200-5 им (вакуумный УФ) поглощается в атмосферном воздухе .
Солнце является источником радиации в широком диапазоне длин волн. До поверхности Земли доходит УФ в диапазоне 288-400 нм, более короткие волны УФИ Солнца поглощаются озоном стратосферы.
На долю УФИ с длиной волн 320-400 нм приходится 95% энергии, с длиной волн 290-320 нм - 0,1% энергии. В последнее время вследствие активного разрушения озонового слоя атмосферы -- естественного фильтра УФ-В - интенсивность этого излучения увеличивается.
Основными факторами, влияющими на количество и спектральный состав УФИ, которые достигают поверхности Земли, являются высота солнцестояния, тип и степень облачности, время суток, присутствие аэрозоля, смог.
Степень воздействия солнечной радиации зависит от времени суток и погодных условий, одежды, рода занятий, сложившихся социально обусловленных привычек, альбедо земли.
За последние годы отмечается возрастание УФ нагрузки па человека за счет увеличения солнечной радиации и появления новых искусственных источников этого излучения в промышленности, пауке и медицине.
Наиболее важные типы газоразрядных ламп -- это ртутные лампы низкого давления (большая часть излучаемой энергии имеет длину волны 253,7 нм, т.е. соответствует максимуму бактерицидной эффективности: используется для борьбы с вредными микроорганизмами) и высокого давления (длины волн 254, 297, 303, 313 и 365 нм широко используются в фотохимических реакторах, в печатном деле, для фототерапии кожных болезней); ксеноновые лампы высокого давления (спектр близок к солнечному над стратосферой; применяются также как ртутные); импульсные лампы (оптические спектры зависят от использованного газа - ксенон, криптон, аргон, неон и др.).
В люминесцентных лампах электрический дуговой разряд создается в ртутном паре и инертном газе при низком давлении. Спектр зависит от использованного люминофора. К этим лампам относятся источники излучения типа - люминесцентные солнечные лампы (длина волн 275-300 нм, максимум - 313 нм, эффективные с точки зрения загара); источники невидимого излучения („черного света") -- диапазон длин волн 300-410 нм, используются для обеспечения люминесценции в красках, чернилах, для фототерапии.
Источниками теплового излучения УФ являются сварка кислородно - ацетиленовыми, кислородно-водородными, плазменными горелками. Интенсивность различных диапазонов УФИ при сварке зависит от многих факторов, включая материал, из которого изготовлены электроды, разрядный ток и газ, окружающий дугу.
Монохроматическое УФИ генерируют лазеры. К ним относится группа эксимерных лазеров с длиной волны излучения 193, 248, 308, 351 нм. Основной особенностью эксимерных лазеров является, по мнению большинства исследователей, отсутствие термического действия па биологические ткани, что позволяет использовать их в медицине.
УФ эксимерные лазеры используются для обработки металлов (серебро, золото, медь), пластмасс, стекла, керамики, комбинированных материалов, причем речь идет о химическом изменении поверхности материалов.
С источниками УФИ контактируют работающие в полиграфической промышленности, химическом и деревообрабатывающем производстве, сельском хозяйстве; при кино- и телесъемках, а также в здравоохранении.
Критическими органами для восприятия УФИ являются кожа и глаза. Воздействие УФИ может вызвать специфические изменения в этих органах.
Градация условий труда при действии неионизирующих электромагнитных излучений оптического диапазона (лазерное, ультрафиолетовое) представлена в (табл.16.) Руководстве Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда».
В соответствии с СанПиН 5804-91 «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров», СН № 4557-88 «Санитарными нормами ультрафиолетового излучения в производственных помещениях», МУ № 5046-89 «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей с (применением искусственных источников ультрафиолетового излучения)».