9.3. Воздействие электромагнитных полей на организм человека

Биологический эффект электромагнитных излучений определяется:

- плотностью потока энергии;

- частотой излучения;

- продолжительностью облучения;

- режимом облучения (постоянный, прерывистый, импульсный);

- размером облучаемой поверхности;

- наличием других вредных и опасных факторов среды обитания;

- индивидуальными особенностями организма.

С точки зрения взаимодействия электромагнитных полей с биологическим объектом весь спектр частот электромагнитных излучений разбивается на 5 диапазонов. К первому диапазону отнесены электромагнитные колебания с частотой от единиц до нескольких тысяч герц, ко второму – от нескольких тысяч герц до 30 МГц, к третьему – от 30 МГц до 10 ГГц, к четвертому – от 10 ГГц до 200 ГГц, к пятому – от 200 ГГц и более.

Для первого диапазона характерно то, что тело человека при взаимодействии его с низкочастотным электромагнитным полем может рассматриваться как достаточно хороший проводник, поэтому глубина проникновения силовых линий поля оказывается незначительной. Внутри тела поле практически отсутствует.

Для второго диапазона частот характерен быстрый рост величины поглощения энергии с увеличением частоты. Увеличение поглощенной энергии приблизительно пропорционально квадрату частоты.

Особенностью третьего диапазона является то, что на определенных частотах имеет место ряд максимумов поглощения телом энергии внешнего поля. Наибольшее поглощение электромагнитной энергии человеком наблюдается на частоте, близкой к 70 МГц. На более высоких и более низких частотах величина поглощенной энергии значительно меньше. При этом на меньших частотах энергия распределяется равномерно, а на больших в различных структурах тела возникают области максимума (так называемые «горячие пятна»).

Для четвертого диапазона характерно быстрое затухание энергии электромагнитного поля при ее проникновении внутрь ткани. Практически вся энергия поглощается в поверхностных слоях биоструктур.

Электромагнитные колебания пятого диапазона поглощаются наружными слоями кожи.

Электромагнитное поле воздействует на организм человека следующим образом: в электрическом поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются, и полярные молекулы (например, воды) ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля; в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей, крови и т.п., после воздействия внешнего поля появляются ионные токи.

Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека как за счет поляризации диэлектрика (сухожилия, хрящи и т.д.), так и за счет появления токов проводимости. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля. Чем больше напряженность поля и время воздействия, тем сильнее проявляются указанные эффекты.

Избыточная теплота до известного предела отводится по- средством увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако, начиная с величины интенсивности облучения, равной 10 мВт/см² (тепловой порог), организм не справляется с отводом образующейся теплоты, и температура тела повышается, что приносит вред здоровью.

Наибольшее воздействие электромагнитные поля оказывают на органы с большим содержанием воды. Перегрев же особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный пузырь и мочевой пузырь), так как кровеносную систему можно уподобить системе водяного охлаждения.

Облучение глаз вызывает помутнение хрусталика (катаракту), которое обнаруживается не сразу, а через некоторое время после облучения.

Кроме катаракты, при воздействии электромагнитных излучений высоких частот (около 35 ГГц) могут возникать кератиты – воспаление роговицы глаз.

Электромагнитные поля оказывают специфическое воздействие на ткани человека как биологические объекты при интенсивности поля значительно меньшей теплового порога. Они изменяют ориентацию клеток или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, ослабляют биохимическую активность белковых молекул, нарушают функции сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Однако эти изменения носят обратимый характер: достаточно прекратить облучение и болезненные явления исчезают.

Основным параметром биологического воздействия электромагнитного поля промышленной частоты является электрическая напряженность. Магнитная составляющая заметного влияния на организм не оказывает, так как в действующих установках напряженность магнитного поля промышленной частоты не превышает 25 А/м, а вредное биологическое воздействие проявляется при напряженностях 150200 А/м.

Воздействие электрического поля промышленной частоты на организм человека сводится к влиянию поля непосредственно на мозг и центральную нервную систему. Наряду с биологическим воздействием электрическое поле обусловливает возможность возникновения разрядов между человеком и металлическим предметом, имеющим иной, чем у человека, потенциал. Ток разряда может вызвать судороги.

Воздействие постоянных магнитных и электростатических полей зависит от напряженности и времени воздействия. При воздействии полей, имеющих напряженность выше предельно допустимого уровня, развиваются нарушения со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем, органов дыхания, органов пищеварения и некоторых биохимических показателей крови.

При постоянной работе в условиях воздействия ЭСП (статического электричества) через человека протекает слабый ток (несколько микроампер), но при этом, как правило, электротравм не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на возможные электрические разряды, возникающие, например, при резком отстранении от заряженного предмета, возможны механические травмы при ударе о рядом расположенные элементы конструкций, падении с высоты и т.д.

Интенсивность воздействия магнитного поля (МП) на человека зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения в областях тела, находящихся под непосредственным воздействием МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи с возможным развитием гиперкератоза (ороговелости).

При действии инфракрасного излучения, являющегося невидимой частью оптического электромагнитного диапазона происходит поглощение энергии излучения биологической тканью, что вызывает тепловой эффект. Источниками ИК-излучения на производстве могут быть плавильные печи, расплавленный металл, нагретые детали и заготовки, различные виды сварки, открытое пламя на рабочих местах стеклодувов и др.

Наиболее поражаемыми органами при этом являются кожный покров и органы зрения. При остром облучении кожи возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи (покраснение), которое при хроническом облучении может быть стойким.

При воздействии на органы зрения могут наблюдаться помутнение и ожог роговицы, инфракрасная катаракта. ИК-излучение действует также на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс, на состояние верхних дыхательных путей и может быть причиной теплового удара.

Более подробно вопросы воздействия, а также нормирования и защиты от этого вида ЭМИ рассмотрены в гл. 4 ( разд. 4.1, 4.3, 4.5).

Видимое (световое) излучение оптического диапазона обеспечивает зрительное восприятие, дающее около 90 % информации об окружающей среде, влияет на тонус центральной и периферической нервной системы, на обмен веществ в организме, его иммунные и аллергические реакции, на работоспособность и самочувствие человека.

Недостаточное освещение рабочего места затрудняет длительную работу и способствует развитию близорукости, Слишком низкие уровни освещенности вызывают апатию и сонливость, а в некоторых случаях вызывают чувство тревоги.

Излишне яркий свет слепит, снижает зрительные функции, приводит к перевозбуждению нервной системы, снижает работоспособность. Воздействие чрезмерной яркости может вызвать фотоожоги глаз и кожи, кератиты, катаракты и другие нарушения.

Подробнее световое излучение рассматривается в гл. 6.

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) относится к невидимому оптическому спектру. УФИ небольших уровней полезно и даже необходимо человеку. Однако в производственных условиях это излучение, как правило, является вредным фактором, источниками которого служат электрическая дуга, возникающая при сварке, электроплавке, плазмотроны и др. Наиболее поражаемыми органами при действии УФИ также являются кожный покров и органы зрения. При остром поражении глаз (электроофтальмии) наблюдается ощущение постороннего тела или «песка» в глазах, светобоязнь, слезотечение. К хроническим заболеваиям относят хронический конъюнктивит, катаракту. Поражение кожного покрова может вызвать острое воспаление кожи с покраснением, иногда с отеком и образование пузырей. Могут возникнуть общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головной болью. Длительное воздействие ультрафиолетового облучения приводит к старению кожи, вероятности развития злокачественных новообразований.