Воздействие на человека и нормированные ЭМП

Владимирский государственный университет

ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Методические указания

К практическим занятиям

Владимир 2001

Министерство образования Российской Федерации

Владимирский государственный университет

Кафедра безопасности жизнедеятельности

ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ,

Методические указания к

практическим занятиям

Составители

Е.А. БАЛАНДИНА

А.М. ПОНОМАРЕВ

О.Н. ХМАРУК

Владимир 2001

УДК 658.345:681

Рецензент

Доктор технических наук, профессор Владимирского государственного университета

О.Р. Никитин

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Владимирского государственного университета

Защитаот электромагнитных полей.: Метод. Указания к практическим занятиям/ Владим. гос. ун-т; Сост.: Е.А. Баландина, А.М. Пономарев, О.Н. Хмарук. Владимир, 2001.

Предназначены для студентов технических специальностей, выполняющих дипломное проектирование и практические работы по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности».

Рассматриваются вопросы расчетов технических средств защиты от электромагнитных полей различных частот, основные вопросы организации рабочих мест и безопасные приемы работы на компьютере, санитарные нормы по охране труда при работе на компьютере, воздействие компьютера на организм человека и меры профилактики профессиональных заболеваний.

УДК 658.345:681

Электромагнитные поля и излучения.

Спектр электромагнитных колебаний достигает 10²¹ Гц. Его подразделяют по энергии квантов (фотонов) на ионизирующие и неионизирующие излучения.

В гигиенической практике к неионизирующим излучениям относят электрические и магнитные поля, которые носят природный и антропогенный характер.

По воздействию на человеческий организм электромагнитные поля (ЭМП) принято подразделять на статические и квазистатические ЭМП, ЭМП промышленной частоты и радиочастотного диапазона.

Природные ЭМП.

Природное ЭМП состоит в основном из магнитной компоненты, формируемой за счет действия Земли как постоянного магнита, и некоторых других компонент, которые связаны с влиянием солнечной активности и атмосферных бурь.

Одновременно на земном шаре существует около 2000 гроз, во время которых молния ударяет в земную поверхность около 16 раз в секунду. Возникающая на уровне земли сила тока может достигать 2×10⁵ А, при этом возникают ЭМП с очень широким частотным спектром (от нескольких Гц до нескольких МГц) и распространяются на большие расстояния.

Антропогенные ЭМП.

Постоянные и переменные ЭМП, образуемые антропогенными источниками, как правило, имеют более высокую интенсивность, чем природные поля.

Источниками статических и квазистатических (с частотой до 50 Гц) ЭМП являются электризующиеся поверхности, искусственные магнитные материалы, электромагниты, электролитические технологические процессы, транспортные средства с магнитной подвеской, медицинские установки и т. д.

К источникам ЭМП промышленной частоты относятся и линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 КВ, открытые распределительные устройства, коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, бытовые приборы, транспорт и т. д.

Источниками ЭПМ радиочастотного диапазона являются различные установки, начиная от мощных телевизионных, радиовещательных, радиолокационных станций промышленных установок высокочастотного нагрева и кончая неограниченным количеством измерительных контрольных, лабораторных и бытовых приборов различного назначения. Электромагнитная энергия излучается через неэкранированные смотровые окна, отверстия, жалюзи, щели и неплотности кожухов радиоэлектронной аппаратуры, а также через отверстия, по которым проходят оси органов управления.

Воздействие на человека и нормированные ЭМП.

Воздействие электростатического поля (ЭСП) – статического электричества – на человека связано с протеканием через него слабого тока (несколько микроампер). При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако, вследствие рефлекторной реакции на ток (резкое отстранение от заряженного тела) возможна механическая травма при ударе о рядом расположенные элементы конструкций, падение с высоты и т. д.

Исследование биологических эффектов показало, что наиболее чувствительны к электростатическому полю центральная нервная система, сердечно- сосудистая система, анализаторы. Люди, работающие в зоне воздействия ЭСП жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна и др. Характерны своеобразные «фобии», обусловленные страхом ожидаемого разряда, склонность к психосоматическим расстройствам с повышенной эмоциональной возбудимостью и быстрой истощаемостью, неустойчивость показателей пульса и артериального давления. Нормирование уровней напряженности ЭСП осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности ЭСП Е_пред равен 60 кВ/м в течение одного часа. При напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется. В диапазоне напряженности 20…60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты (ч) t _доп=Е²_пред / Е²_факт ,

где Е_факт – фактическое значение напряженности электрического поля кВ/м.

Допустимые уровни напряженности ЭСП и плотности ионного потока для персонала подстанций и высоковольтных линий постоянного тока ультравысокого напряжения установлены СН №6032-91.

Магнитные поля могут быть постоянными (ПМП) от искусственных магнитных материалов и систем, импульсными (ИМП), инфранизкочастотными (с частотами до 50 Гц), переменными (ПеМП). Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия магнитного поля (МП) на работающих зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режимом труда. Каких-либо субъективных воздействий ПМП не вызывают. При действии ПеМП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так называемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения действия.

При постоянной работе в условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящихся под непосредственным воздействием МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отёчностью или уплотнением кожи, в некоторых случаях развивается гипернератоз (ороговелость).

В соответствии с СН1742-77 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 КВ обычно не превышает 20…25 А/м, что не представляет опасности для человека. Для сравнения, магнитное поле Земли имеет напряженность 10 А/м.

Реальное воздействие магнитных полей на работающих при изготовлении постоянных магнитов в течение 1,5 … 2 ч. составляет на уровне рук 40 кА/м, а на уровне туловища – 1…7 кА/м. У лиц, занятых сборкой магнитных систем, руки находятся в магнитном поле, индукция которого составляет 17,2 … 36,7 мТл. При работе на установках ядерного магнитного резонанса на уровне рук магнитное поле достигает 80 … 200 кА/м, на уровне головы, груди и живота – 4 …20 кА/м. Длительное воздействие полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в области сердца. Для хронического воздействия ЭМП промышленной частоты характерны нарушение ритма и замедление частоты сердечных сокращений. У работающих с ЭМП промышленной частоты могут наблюдаться функциональные нарушения в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах, в составе крови. Поэтому необходимо ограничивать время пребывания человека в зоне действия электрического поля, создаваемого токами промышленной частоты напряжением свыше 400 кВ.

Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нём и регламентируются «Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты» №5802-91 и ГОСТ 12.1.002-84.

Пребывание в ЭП напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение всего рабочего дня. Допустимое время пребывания в ЭП напряжённостью 5 … 20 кВ/м в часах.

Т=50/Е – 2, (1)

где Е – напряжённость воздействующего ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряжённость ЭП не должно превышать 5 кВ/м. При напряжённости ЭП 10 … 25 кВ/м время пребывания персонала в ЭП не должно превышать 10 мин. Предельно допустимый уровень напряжённости ЭП устанавливается равным 25 кВ/м.

При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряжённостью ЭП время пребывания

Т_пр=8(t_E1/T_E1+ t_E2/T_E2+…+ t_En/T_En), (2)

где Т_пр – приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пребыванию в ЭП нижней границы нормируемой - напряжённости, 4 (Т_пр <=84); t_E1, t_E2 … t_En – время пребывания в контролируемых зонах с напряжённостью Е₁, Е_{2 …} Е_n; T_E1, T_E1 … Т_E1 – допустимое время пребывания в ЭП для соответствующих контролируемых зон. Различия в уровнях напряжённости ЭП контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м.

Влияние ЭП переменного тока промышленной частоты в условиях населённых мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами) ограничивается “Санитарными нормами и правилими защиты населения от воздействия электрического поля , создаваемого воздушными линиями электропередач переменного тока промышленной частоты” №2971-84. В качестве предельно допустимых уовней приняты следующие значения напряжённости электрического поля:

n внутри жилых зданий 0,5 кВ/м;

n на территории жилой застройки 1 кВ/м;

n в населённой местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли посёлков городского типа, в пределах поселковой черты этих пунктов, а также территории огородов и садов 5 кВ/м;

n на участках пересечения воздушных линий (ВЛ) с автомобильными дорогами I – IV категорий 10 КВ/м;

n в ненаселённой местности (незастроенные местности, хотя бы частично посещаемые людьми, доступные для транспорта и сельскохозяйственные угодья) 15 кВ/м;

n в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках специально выгороженных для исключения доступа населения 20 кВ/м.

Большую часть спектра неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны (3 Гц … 3000ГГц), меньшую часть – колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения). В зависимости от частоты падающего электромагнитного излучения ткани организма проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.

С учетом радиофизических характеристик условно выделяют пять диапазонов частот: от единиц до нескольких тысяч Гц, от нескольких тысяч до 30 МГц, 30 МГц ... 10 ГГц, 10 ГГц ... 200 ГГц и 200 ГГц ... 300 ГГц.

Действующим началом колебаний первого диапазона являются протекающие токи соответствующей частоты через тело как хороший проводник; для второго диапазона характерно быстрое убывание с уменьшением частоты поглощения энергии, а следовательно и поглощенной мощности; особенностью третьего диапазона является резонансное поглощение. У человека такой характер поглощения возникает при действии ЭМИ с частотой близкой к 70 МГц; для четвертого и пятого диапазонов характерно максимальное поглощение энергии поверхностным и тканями, преимущественно кожей.

В целом по всему спектру поглощение энергии ЭМИ зависит от частоты колебаний, электрических и магнитных свойств среды. При одинаковых значениях напряженности поля коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды примерно в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием. С уменьшением частоты глубина проникновения ЭМИ возрастает; различие диэлектрических свойств тканей приводит к неравномерности их нагрева, возникновению макро- и микротепловых эффектов со значительным перепадом температур.

В зависимости от места и условий воздействия ЭМИ различают четыре вида облучения: профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечебных целях, а по характеру облучения – общее и местное.

Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяется плотностью потока энергии, частатой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывный, импульсный), размерами облучаемой поверхности, индивидуальными особенностями организма, наличием сопутствующих факторов (повышенная температура окружающего воздуха, свыше 28ОС, наличие рентгеновского излучения). Наряду с интенсивностно-временными параметрами воздействия имеют значение режимы модуляции (амплитудный, частотный или смешанный) и условия облучения. Установлено, что относительная биологическая активность импульсных излучений выше непрерывных.

Биологические эффекты от воздействия ЭМИ могут проявляться в различной форме: от незначительных функциональных сдвигов до нарушений, свидетельствующих о развитии явной патологии. Следствием поглощения энергии ЭМИ является тепловой эффект. Избыточная теплота, выделяющаяся в организме человека отводится путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции; начиная с определенного предела организм не справляется с отводом теплоты от отдельных органов и температура их может повышаться. Воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей со слаборазвитым кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте), причем развитие катаракты является одним из немногих специфических поражений, вызываемых ЭМИ разных частот в диапазоне 300МГц…300ГГц при плотности потока энергии (ППЭ) свыше 10 мВт/см². Помимо катаракты при воздействии ЭМИ возможен ожог роговицы.

Для длительного действия ЭМИ различных диапазонов длин волн при умеренной интенсивности (выше ПДУ) характерным считают развитие функциональных расстройств в центральной нервной системы с не резко выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов состава крови. В связи с этим могут появиться головные боли, повышение или понижение давления урежение пульса, изменение проводимости в сердечной мышце, нервно-психические расстройства, быстрое развитие утомления. Возможны трофические нарушения: выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела. Наблюдаются изменения возбудимости обонятельного, зрительного и вестибулярного анализаторов. На ранней стадии изменения носят обратимый характер, при продолжающемся воздействии ЭМИ происходит стойкое снижение работоспособности.

В пределах радиоволнового диапазона доказана наибольшая биологическая активность микроволнового СВЧ – поля в сравнении с ВЧ и УВЧ.

Острые нарушения при воздействии ЭМИ (аварийные ситуации) сопровождаются сердечно-сосудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления.

Нормирование воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) радиочастот (РЧ).

Оценка воздействия ЭМИ РЧ на человека согласно СаНПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 осуществляется по следующим параметрам:

По энергетической экспозиции, которая определяется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем воздействия на человека. Оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа или обучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ (кроме лиц, не достигших 18 лет и женщин в состоянии беременности) при условии прохождения этими лицами в установленном порядке предварительных и периодических медицинских осмотров по данному фактору и получения положительного заключения по результатам медицинского осмотра.

По значениям интенсивности ЭМИ РЧ; такая оценка применяется для лиц, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ , для лиц, не проходящих предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров по данному фактору или при наличии отрицательного заключения по результатам медицинского осмотра; для работающих или учащихся лиц, не достигших 18 лет, для женщин в состоянии беременности, для лиц, находящихся в жилых , общественных и служебных зданиях и помещениях, подвергающихся воздействию внешнего ЭМИ РЧ ( кроме зданий и помещений, передающих радиотехнических объектов); для лиц, находящихся на территории жилой застройки и в местах массового отдыха.

В диапазоне частот 30кГц … 300МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями напряженности электрического поля (Е, В/м) и напряженности магнитного поля (Н, А/м).

В диапазоне частот 300МГц … 300ГГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м², мкВт /см²).

Энергетическая экспозиция (ЭЭ) ЭМИ РЧ в диапазоне частот 300кГц …300МГц определяется как произведение квадрата напряженности электрического и магнитного поля на время воздействия на человека.

Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭ_Е=Е²Т [(B/м)²×ч].

Энергетическая экспозиция, создаваемая магнитным полем, равна ЭЭ_Н=Н²Т [(А/м)²×ч].

В случае импульсного модулированных колебаний оценка проводится по средней за период следования импульса мощности источника ЭМИ РЧ и соответственно, средней интенсивности ЭМИ РЧ.

Энергетическая экспозиция за рабочий день (рабочую смену) не должна превышать значений, указанных в табл. 1.

Таблица 1. Предельно допустимые значения энергетической экспозиции.

Примечание. В настоящих санитарных нормах и правилах во всех случаях при указании диапазонов частот каждый диапазон исключает нижний и включает верхний предел частоты.

Предельно допустимые значения интенсивности ЭМИ РЧ (Е_ПДУ, Н_ПДУ, ППЭ_ПДУ) в зависимости от времени воздействия в течении рабочего дня (рабочей смены) и допустимое время воздействия в зависимости от интенсивности ЭМИ РЧ определяется по формулам:

Е_ПДУ=(ЭЭ_ЕПД/Т)^!/2 ;

Н_ПДУ=(ЭЭ_НПД/Т)^!/2 ;

ППЭ_ПДУ=ЭЭ_ППЭПД/Т ;

Т_ПД=ЭЭ_ЕПД/Е² ;

Т_ПД=ЭЭ_НПД/Н² ;

Т_ПД=ЭЭ_ППЭПД/ППЭ ;

Предельно допустимая интенсивность воздействия от антенн, работающих в режиме кругового обзора при сканировании с частотой не более 1 Гц и скважностью не более 20 определяется по формуле:

ППЭ_ПДУ=К×ЭЭ_ППЭПД/Т ;

где К – коэффициент отображения биологической активности прерывистых воздействий, равный 10.

Независимо от продолжительности воздействия интенсивность не должна превышать максимальных значений (например, 1000 мкВт/см² для диапазона частот 300 МГц … 300 ГГц ).

Для случая локального облучения кистей рук при работе с микрополосковыми СВЧ - устройствами предельно допустимые уровни воздействия определяются по формуле :

ППЭ_ПДУ=К₁×ЭЭ_ППЭПД/Т;

где К₁ - коэффициент ослабления биологической активности, равный 12.5 . При этом плотность потока энергии на кистях рук не должна превышать 5000 мкВт/чм²

Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ должны, как правило, определяться, исходя из предположения, что воздействие имеет место в течение всего рабочего дня (рабочей смены).

Сокращение продолжительности воздействия должно быть подтверждено технологическими распорядительными документами и (или) результатами хронометража.

Поиск по сайту: