Электромагнитное загрязнение среды и его источники

Термин «электромагнитное загрязнение среды» введен Всемирной организацией здравоохранения в 1995 г., официально включившей эту проблему в число приоритетных.

Электромагнитное загрязнение (по Н. Реймерсу) возникает в резуль­тате изменений электромагнитных свойств среды, приводящих к нару­шениям в работе электронных систем и изменениям в тонких клеточ­ных и молекулярных биологических структурах. Естественные изменения в электромагнитном фоне (при изменении солнечной актив­ности, магнитных «бурях» и др.) называют электромагнитными ано­малиями. В последнее время в связи с широчайшим развитием элект­ронных систем управления, передачи, связи, электроэнергетических объектов на первый план вышло антропогенное электромагнитное заг­рязнение —создание искусственных электромагнитных полей (ЭМП). Их влияние на нашу жизнь многообразно, но недостаточно изучено. Известен случай полного нарушения движения поездов в Японии под влиянием внешних ЭМП. Другой пример — остановка сердца у чело­века с электростимулятором ритма, попавшего в зону работы самодель­ного радиопередатчика. Под Ижевском в двух бараках под опорами ЛЭП среди нескольких сотен человек, длительно проживающих здесь, за­фиксирована аномально высокая смертность от рака, туберкулеза и сердсчно-сосудистых заболеваний. Вместе с тем многие исследователи считают, что для однозначного вывода об онкогенности ЭМП основа­ний недостаточно.

Все существующие источники ЭМП по функциональному призна­ку можно разделить на три группы:

• стационарные и переносные системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергий постоянного тока и

переменного — низкой частоты (до 3 кГц) — электростанции, линии электропередачи (ВЛ), трансформаторные подстанции, бытовые и про­изводственные электроприборы (включая ПЭВМ), распределительные устройства и т.п.;

• электрический транспорт—железнодорожный, городской (трамвай, троллейбус, метрополитен и т.п.) —на тех же частотах (до 3 кГц);

• передающие станции и комплексы — радиовещательные стан­ции, телевизионные передатчики, базовые системы сотовой связи, мо­бильные телефоны, наземные станции космической связи, радиорелей­ные и радиолокационные станции и т.п. Эти источники могут работать а различных частотах, от 30 кГц до 300 ГГц.

В принципе любое ЭМП характеризуется векторами напряженнос­ти электрического Е и магнитного Н полей. Из физики известно, что напряженностью электрического поля является сила, с которой это поле действует на заряд в теле или в пространстве, а напряженность маг­нитного поля — сила, с которой это поле действует на элемент тока в проводнике. Однако для различных вариантов ЭМП степень их влия­ния на биологические объекты может быть разной. Если ЭМП обус­ловлено неподвижными зарядами, то оно является электростатическим. Определяющим здесь является напряженность Е поля, так же как и для источников постоянного тока или вблизи проводников, передаю­щих электрический ток высокого напряжения (более нескольких ки­ловольт). Для них проявление электрической составляющей выше магнитной. Наоборот, для катушек с большим числом витков, для оди­ночных проводников с постоянным током большой силы (в сотни ам­пер) относительное проявление магнитной составляющей выше, чем электрической.

Для электромагнитных полей от источников, работающих на пере­менных электрических токах частотой до 300 МГц, учитываются электрическая и магнитная составляющие. Этот диапазон охватывает установки промышленной частоты (50 Гц), а также радиопередающие телевизионные устройства различных диапазонов: низкой частоты (НЧ — 30...300 кГц), средней (СЧ — 300 кГц...30 МГц); очень высо­кой (ОВЧ — 30...300 МГц). В этих случаях необходимо определять на­пряженность магнитного поля Н в амперах на 1 м и напряженность электрического поля Е в вольтах на 1 м. Для более высоких частот ди­апазона УВЧ (300...3000 МГц), СВЧ (3...30 ГГц) и КВЧ (30...300 ГГц), как и для оптического излучения, используется плотность потока энер­гии/в ваттах на 1 м². К источникам таких излучений относятся мно­гие передающие и технологические установки (радиолокационные, телевизионные) и бытовые приборы (нагреватели и др.). Например, в Санкт-Петербурге и Ленинградской области на 2000 г. состояло на уче­те около 60 тыс. радиоэлектронных средств связи (без военных), экс­плуатируемых в диапазоне частот от 27 до 1000 МГц. К этому следу­ет добавить более 200 телевизионных УКВ-ЧМ передатчиков (частота 48...718 МГц) и многочисленные коммерческие базовые станции свя­зи небольшой мощности (до 10 кВт) в диапазоне от 450 до 1000 МГц. Если учесть еще радиотехническое навигационное оборудование на СВЧ в районах аэропортов и электрические поля частотой 50 Гц от воздушных линий и подстанций, то станет ясен вывод многих иссле­дователей: жители городов «купаются» в ЭМП! В последнее время растет доля полей, создаваемых портативными станциями и теле­фонами, электротранспортом (зачастую УНЧ и НЧ от 0 до 1000 Гц). Измерения показали, что за счет всех этих источников интенсив­ность ЭМП в 100—1000 раз больше естественного фона. Причем воздействию этих полей подвержено практически все население, из которого лишь для 30 % оно связано с профессиональной деятель­ностью.

При одновременном воздействии нескольких источников напря­женности поля Е^, В/м и Н^, А/м определяют как среднеквадратич­ные от всех источников, умноженные на их число, а плотность пото­ков /у, Вт/м², суммируют:

Величины г'-х напряженностей E_t, H_i и плотности потока l_i опреде­ляют расчетами либо натурными измерениями.

Особый интерес представляет ЭМП вблизи высоковольтных линий промышленной частоты (50 Гц). Их в России сейчас более 4,5 млн км напряжением от 6 до 1150 кВ.

Вблизи высоковольтных линий электропередач (ВЛ) и открытых распределительных устройств (ОРУ) частотой 50 Гц напряженность Е (В/м) на высоте около 2 м от земли можно оценить по данным табл. 7.4 (работы А. Дьякова и др.).

Установлен факт влияния излучений ВЛ на геомагнитные процессы и даже на грозовую активность в атмосфере.

Оценивая параметры полей источников радиочастотного диапазо­на, необходимо не только знать конструкцию излучателя, но и распо­ложение зон излучения от него. Для изотропного (по сфере) или на­правленного излучения находят напряженности Е, Я или плотность потока энергии I. Причем и в том, и в другом случае расчетные фор­мулы для ближней и дальней зон излучения будут различными. Они приблизительно разделяются так: до расстояния в одну шестую дли­ны волны излучения — ближняя зона, свыше шести волн — дальняя, между ними — промежуточная. Расчетные формулы для этих зон раз­личные.

Таблица

Параметры полей источников промышленной частоты

Вид источника	Напряженность поля
	электрического, В/м	магнитного, А/м
Открытые распределительные устройства с напряжением 500...750 кВ	103...5 104	10...100
Высоковольтные линии 380 кВ, 330 кВ, 110 кВ, 635 кВ	103...104; 103...5·103; 102...3·103; 10...5·102	1...40; 10...100; 0,1...20; 0,1...2
Жилые помещения, здания	1...1000	0,01...0,5
Электробытовые приборы	5...500	0,1...300
Порог индивидуальной восприимчивости	104...2·104	3·103...3·104
Нарушение ритма сокращений сердечной мышцы	5·10·7	106
Безопасные напряженности по условиям возбуждения клеток организма	2·104	4·103
Нормативные напряженности по данным ВОЗ	5·103	80

Компьютерная техника как источник электромагнитного загрязнения окружающей среды

Широчайшее распространение электронных вычислительных машин вообще и персональных (ПЭВМ), в частности, заставляет рассматри­вать их не только как источник излучений и ЭМП в производственных условиях, но и в условиях быта, в ОС. Причем, если вопрос об ЭМП от обычного телевизора снимается рекомендацией о просмотре программ с определенного расстояния (обычно не менее 2—3 м), то необходи­мость непосредственного контакта пользователя с ПЭВМ такое реше­ние исключает.

Современные ПЭВМ создают вокруг себя электростатическое поле, неременные электрическое и магнитное поля. Часто упоминается рент-

геновское и ультрафиолетовое излучения. Однако рентгеновское излу­чение, возникающее в трубке, мало и гасится стеклянным экраном мо­нитора, а ультрафиолетовое излучение не обнаруживается даже в самых старых моделях.

Электростатическое поле возникает за счет наличия ускоряющего напряжения (потенциала) на экране трубки. В современных ПЭВМ принимаются меры по снижению напряженности данного поля, но на режимах включения и выключения в течение десятка секунд потенци­ал может иметь очень ощутимую величину.

Переменные электрические и магнитные поля генерируются в узлах, где присутствует высокое напряжение и (или) большой ток. Типичное распределение поля вокруг современной ПЭВМ по данным наших измерений показано на рис. 7.2.

Поля, создаваемые различными узлами, накладываются одно на другое, но в принципе их можно разделить на две группы:

• поля от блока кадровой развертки и блока питания (частота до 1 кГц);

• поля от блока строчной развертки (от 15 до 100 кГц).

Как отмечают исследователи Центра экологической безопасности РФ (руководитель — проф. Ю.Г. Григорьев), в спектре ЭМП вблизи ПЭВМ присутствуют колебания низкой частоты — от единиц до не­скольких десятков герц (частоты, близкие к частотам биоритмов че­ловеческого организма). Это создает особую экологическую опасность в обращении с ПЭВМ. По обобщенным данным бюро трудовой ста­тистики США, у работающих за мониторами от 2 до 6 ч в сутки нару­шения центральной нервной системы происходят в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах, сердечно-сосудистые заболевания — в два раза и т.д. В связи с этим за рубежом действуют жесткие нормативы, регламентирующие правила пользования дисплеями (по излучению от них, по времени работы и по защите работающих). В 1996 г. введе­ны СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплей­ным терминалам, ПЭВМ и организации работ». Нормативы «Гигие­нических требований...» во многом совпадали со шведским стан­дартом MPR-II (1990). Эти нормы учитывали, что уровни напряжен­ности электрических и магнитных полей вблизи мониторов могут превышать ПДУ в 2—5 раз, а на поверхности электронно-лучевых трубок или на защитных экранах при отсутствии заземления может накапливаться электростатический заряд с полем в 20...50 кВ/м². В то же время уровни рентгеновского, ультрафиолетового и инфра­красного излучения обычно значительно ниже принятых гигиеничес­ких нормативов.

Постоянная работа с дисплеями может вызывать астенопию (зри­тельный дискомфорт), проявляющийся в покраснении век и глазных яблок, затуманивании зрения, утомлении, появлении нервно-пси­хических нарушений и др. Нормы устанавливают требования к продолжительности работы за мониторами, организации рабочих мест, освещению помещений и микроклимату для взрослых поль­зователей, студентов и детей. Выполнение этих требований позво­лит не допускать появления серьезных отклонений здоровья поль­зователей ПЭВМ. Этими нормативами следует руководствоваться и при пользовании телевизорами, хотя формально СанПиН спе­циально оговаривает исключение бытовых телевизоров и телеигро­вых автоматов из рассмотрения. Вместе с тем в РФ (по инициативе Центра электромагнитной безопасности) начали защищать пользо­вателей от ЭМП, создав дополнительный металлический корпус, замыкающийся на встроенный защитный экран. Это позволяет резко снизить электрическую напряженность поля, сделать работу сравни­тельно безопасной.

Рис. 7.2. Пространственное распределение напряженности электрического поля вокруг ПЭВМ: а — объемное распределение напряженности электри­ческого поля; б — проекция распределения на горизонтальную плоскость

(ПЭВМ — в центре)

В 2003 г. приняты новые правила СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигие­нические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». Они распространяются на все ПЭВМ, кроме транспортных и перемещающихся в процессе работы. (Речь идет о производстве, но вряд ли кто-то будет спорить с тем, что владелец частного транспортного средства сам заинтересован в соблюдении норм—свое здоровье дороже.) Нормами установлены временные уров­ни напряженности электрического поля — 25 В/м (в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц) и 2,5 В/м (от 2 кГц до 400 кГц), а плотности потока энергии — 250 нТл и 25 нТл, соответственно. Для электростатичес­кого поля — 500 В/м. Площадь на одно рабочее место пользова­теля ПЭВМ — не менее 6 м², а для плоских дискретных экранов — 4,5 м².

Измерение полей производится на расстоянии 50 см от экрана на трех уровнях (на высотах 0,5 м, 1,0 м и 1,5 м).