II. Основные законы экологии и учение о биосфере



страница17/22
Дата23.04.2016
Размер4.82 Mb.
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   22

Нетепловые (информационные) эффекты. Последствия данных эффектов весьма разноречивы. Приведем лишь те, которые встречаются во многих независимых исследованиях.

1. Изменение ионной проницаемости клеточных мембран под действием слабоинтенсивных ЭМП, что связывается с раковыми за­болеваниями, в частности с лейкемией (раком крови) (табл. 12.2).

На рис. 12.5 приведена зависимость риска заболевания лейке­мией от расстояния до телевышки (график отражает результаты 12-летнего обследования населения, проживающего в Бирминге­ме (Великобритания) вблизи телевышки высотой 240 м, вещаю­щей на 8 телеканалах общей мощностью 1000 кВт и на трех стереорадиоканалах суммарной мощностью 250 кВт).

Безопасным уровнем поля в жилищах считают значения ин­дукции 0,1 ...0,3 мкТ, что гораздо ниже уровня 100 мкТ, принятого в качестве международного, причем в некоторых странах по ито­гам исследований уже принимаются меры по защите. Например, государственными органами Швеции рекомендовано впредь до получения новых научных данных размещать детские учреждения и строить жилые дома только на тех участках, где значения ин­дукции не превышают 0,2...0,3 мкТ.

2. Неблагоприятное воздействие слабоинтенсивных ЭМП на центральную нервную систему. Различают три степени воздейст­вия: легкую, которая характеризуется начальным проявлением астенического и нейроциркулярного синдромов; среднюю, когда симптомы указанных синдромов усилены и сочетаются с началь­ными проявлениями эндокринных нарушений; тяжелую, при ко­торой усилена симптоматика нарушений функций центральной нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем человека и появляются разнообразные психические нарушения.

3. Эффект «жемчужной цепочки» (pearl chain effect), обуслов­ленный силами, действующими на клетки крови (эритроциты и лейкоциты), помещенные в импульсное или постоянное поле с частотой 1...100 МГц. Образование цепочек связано с притяжени­ем между частицами, которые под действием поля приобретают дипольные моменты. Цепочки параллельны силовым линиям электрического поля.

4. Насыщение диэлектрической проницаемости растворов белков или других биологических макромолекул, что приводит к резонансным поглощениям излучения живой клеткой.

5. Эффект «радиозвука» у людей, облучаемых радиолокацион­ными сигналами средней мощности.

6. Влияние на сердечно-сосудистую систему, в том числе сни­жение артериального давления и замедление ритма сердца (брадикардия).

7. Демодулирующее действие. Наблюдались изменения элек­троэнцефалограмм и электрокардиограмм под воздействием ВЧ-излучения.



69. Гигиеническое нормирование параметров ЭМП для населения Нормативной базой в России являются санитарные правила и нормы, а также предельно допустимые уровни (ПДУ) для некото­рых источников ЭМП. Среди зарубежных национальных органи­заций, работающих в области нормирования ЭМП, следует на­звать:

- Институт американских национальных стандартов (ANSI);

- Британский национальный центр радиологической защиты (NRPB);

- Немецкий электротехнический союз (VDE).

Среди международных организаций, разрабатывающих нормы и рекомендации в этой области, надлежит отметить:

- Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ);

- Международную электротехническую комиссию (МЭК);

- Международный комитет по защите от неионизирующей радиации (ICNIRP).

В настоящее время достаточно активная работа по гигиениче­скому нормированию параметров ЭМП ведется в Европейском союзе. Европейский комитет по стандартизации в электротехнике (CENELEC) подготовил два «предстандарта», которые распро­страняются на частоты от 0 до 300 ГГц.

Зарубежные нормативные документы базируются главным образом на тепловом действии ЭМП при наличии ограничений на эффекты микрошоков, судорожных сокращений мышц и др. Стандарты опираются преимущественно на экспериментально-расчетные методы, причем выводы делаются на основе опытов с ярко выраженными поражениями биообъекта. Первичными нормируемыми параметрами являются токи и удельное поглощение в тканях, вторичными - интенсивности воздействующего ЭМП, приводимые к плотности потока мощности эквивалентной пло­ской волны. Такой подход позволяет непрерывно нормировать ЭМП во всем диапазоне от статического поля до СВЧ.

Отечественные нормативные документы основаны на ком­плексе биоэффектов, помимо теплового (влияние на нервную сис­тему, эффекты слабоинтенсивных воздействий, кумуляция биоэф­фектов при хроническом действии ЭМП и др.). Такой подход тре­бует значительного объема медико-биологических исследований и не позволяет интерполировать результаты нормирования на другие частотные диапазоны. Этим объясняется разрывный (ступенчатый) характер отечественных ПДУ, не перекрывающих весь частотный диапазон.

Особую группу представляют нормативные документы для из­лучений видеодисплейных терминалов персональных ЭВМ.



ПДУ электромагнитных воздействий (Россия)

Электростатические поля. ПДУ напряженности электроста­тического поля в жилых и нежилых помещениях не должен пре­вышать 15 кВ/м. Такой же ПДУ установлен для телевизоров, ви­деомониторов, осциллографов, эксплуатируемых в бытовых ус­ловиях.

Электрические поля промышленной частоты (50 Гц). ПДУ на­пряженности электрического поля в жилых помещениях состав­ляет 500 В/м. Кроме того, вводятся следующие ПДУ для элек­трических полей, излучаемых воздушными ЛЭП напряжением 300 кВ и выше:

- внутри жилых зданий -500 В/м;

- на территории зоны жилой застройки -1 кВ/м;

- в населенной местности вне зоны жилой застройки, а также на территориях огородов и садов - 5 кВ/м;

- на участках пересечения высоковольтных линий с автомо­бильными дорогами категории 1 ...4 -10 кВ/м;

- в населенной местности - 15 кВ/м;

- в труднодоступной местности и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения, -20 кВ/м.

Для защиты населения вдоль ЛЭП устанавливаются санитарно-защитные зоны, в пределах которых запрещается строить жи­лые и общественные здания. Границы таких зон вдоль трассы ЛЭП с горизонтальным расположением проводов и без средств снижения поля по обе стороны от нее устанавливаются на сле­дующих расстояниях от проекции на землю крайних фазных про­водов в направлении, перпендикулярном к ЛЭП, напряжением 330 кВ -20 м, 500 кВ -30 м, 650 кВ -40 м, 1150кВ -55 м.

Что касается магнитного поля промышленной частоты, то специальных отечественных норм для населения не разработано и приходится ориентироваться на нормы, относящиеся к произ­водственному облучению, либо пользоваться международными нормами (500 мкТ для времени облучения до 2 ч в сутки, 100 мкТ для времени облучения до 24 ч).

Радиопередающие устройства

Предельно допустимые уровни ЭМП для мест жилой застройки, мест массового отдыха и для внутренних помещений жилых общест­венных и производственных зданий приведены в табл. 12.3 и 12,4.

Согласно российским нормативным документам, для мощных радиопередающих средств вводятся санитарно-защитные зоны. Внешние границы их определяются на высоте 2 м от земли в зависимости от частоты и мощности излучения по значениям ПДУ. Для радиовещательных и телевизионных станций, имеющих не­направленное излучение, санитарно-защитная зона имеет круго­вую форму. Радиусы санитарно-защитных зон для некоторых ви­дов радиопередатчиков приведены в табл. 12.5 и 12.6.

Кроме санитарно-защитных зон, вводятся зоны ограничения -территории, где на высоте более 2 м от поверхности земли интен­сивности ЭМП превышают ПДУ. В этих зонах запрещается строительство жилых зданий.

Не подлежит согласованию с учреждениями Госсанэпиднад­зора размещение вне зданий (в том числе на крышах) передаю­щих средств со слабонаправленными антеннами, если их максимальная мощность не превышает:

- 40 Вт в диапазоне частот 30 кГц...3 МГц; - 20 Вт в диапазоне частот 3...30 МГц; - 2 Вт в диапазоне частот 30 МГц...300 ГГц.

Ряд специальных ПДУ разработан также для метеорологиче­ских РЛС и радиопередающих средств аэропортов гражданской авиации.

Для систем сотовой связи, работающих в частотном диапазоне 400...1200 МГц, ПДУ плотности потока энергии составляют:

- 100 мкВт/см2для пользователей радиотелефонов;- 10 мкВт/см2для населения, облучаемого от базовых станций. Для СВЧ-печей ПДУ плотности потока энергии составляет 10 мкВт/см2 для расстояний 50 см от любой точки корпуса печи.

Для видеомониторов с электронно-лучевыми трубками пер­сональных ЭВМ ПДУ электрического и магнитного полей на расстоянии 50 см от любой точки поверхности монитора состав­ляют:

- 25 В/м и 250 нТ (0,2 А/м) для диапазона частот 5 Гц...2 кГц; - 2,5 В/м и 25 нТ (0,02 А/м) для диапазона частот 2 кГц...400 кГц.

Поверхностный электростатический потенциал экрана мони­тора не должен превышать 500В. (Приведенные ПДУ не распро­страняются на игровые приставки и на ПЭВМ, размещенные на подвижных объектах.)



Основные действующие нормативные документы

1. Санитарные нормы и правила защиты населения от воз­действия электрического поля, создаваемого воздушными ли­ниями электропередачи переменного тока промышленной час­тоты. №2971-84.

2. Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц. № 3206-85 (относятся к профессиональному облучению).

3. Ориентировочные безопасные уровни воздействия пере­менных магнитных полей частотой 50 Гц при производстве работ на воздушных линиях электропередачи напряжением 220-1150 кВ. № 5060-89 (относятся к профессиональному облучению).

4. Предельно-допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и маг­нитными материалами. № 1742-77 (относятся к профессиональному облучению).

5. Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях. Санитарные правила и нормы № 2.2.4.723-98.

6. Санитарные нормы допустимых уровней физических фак­торов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях. № 2.1.8.042-96.

7. Предельно-допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами. № 2666-83.

8. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона. Санитарные правила и нормы № 2.2.4/2.1.8.055-96.

9. Определение уровней электромагнитного поля, границ санитарно-защитных зон и ограничения застройки в местах размещения передающих средств радиовещания и радиосвязи кило-, гекто- и декаметрового диапазонов. Методические указания № 4.3.044-96.

10. Определение электромагнитного поля воздушных высоко­вольтных линий электропередачи и гигиенические требования к их размещению. Методические указания № 4109-86.

11. Гигиенические требования к видеодисплейным термина­лам, персональным электронно-вычислительным машинам и ор­ганизации работы. Санитарные правила и нормы № 2.2.2.542-96.

12. Определение параметров неионизирующих электромаг­нитных излучений на рабочих местах пользователей персональ­ных электронно-вычислительных машин и видеодисплейных тер­миналов. Методические указания МУК 4.3.007-98.

13. Временные допустимые уровни воздействия электромаг­нитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи Гигиенические нормативы № 2.1.8/2.2.4.019-94.



70. Защитные мероприятия Мероприятия по защите биологических объектов от ЭМП под­разделяют на организационные; инженерно-технические; медицинско-профилактические и лечебные.

К основным организационным мероприятиям относят:

- нормирование параметров электромагнитных воздействий;

- периодический контроль облучаемости;

- рациональное размещение источников и приемников излу­чения (территориальный разнос);

- ограничение времени пребывание в ЭМП;

- предупредительные надписи и знаки.

Например, при пользовании радиотелефоном рекомендуется:

- ограничивать время пользования радиотелефоном (лучше использовать обычную проводную телефонную связь, а радиоте­лефон -только в экстренных случаях);

- пользоваться радиотелефоном в неэкранированных поме­щениях и на открытых площадках;

- плотно охватывать трубку рукой;

- попеременно прикладывать трубку к левому и правому уху;

- иметь зазор между ухом и трубкой (при хорошем качестве

связи).


Для минимизации вредных воздействий питающих проводов в жилых домах и бытового электрооборудования необходимо со­блюдать следующие рекомендации:

- не находиться рядом с длинными проводами под напряже­нием;

- избегать свивания проводов в кольца, поскольку это увели­чивает интенсивность излучения (эффект магнитного диполя);

- не оставлять вилку в розетке при выключенном приборе, поскольку в этом случае питающий провод становится дополни­тельным источником электрического поля;

- не размещать электроприборы в углах железобетонных комнат - в этом случае уровень излучения значительно возраста­ет («уголковый отражатель»), это особенно относится к приборам, излучающим спектр частот: телевизорам, электронно-лучевым трубкам персональных ЭВМ.

Магнитные поля промышленной частоты могут быть ослаб­лены только толстостенными ферромагнитными экранами, что в бытовых условиях невозможно. В связи с этим рекомендуется пользоваться изделиями ведущих фирм-производителей (прибо­ры излучают существенно меньшие поля), а также ограничивать по возможности время пребывания рядом со включенными при­борами.

К основным инженерно-техническим мероприятиям относятся уменьшение мощности излучения непосредственно в источнике и электромагнитное экранирование. Экраны могут размещаться вблизи источника (кожухи, сетки), на трассе распространения (экранированные помещения, лесонасаждения), вблизи защи­щаемого человека (средства индивидуальной защиты - очки, фартуки, халаты).

Иногда необходимо совместное применение организацион­ных и технических мероприятий. Например, для снижения воз­действия электростатических полей рекомендуется:

- использовать мониторы персональных ЭВМ с антиста­тическим покрытием экрана либо с заземленными защитными экранами-фильтрами;

- выдерживать расстояние до телевизора с экраном диагона­лью до 36 см не менее 1 м и не менее 2 м до телевизора с экраном диагональю свыше 51 см;

- производить влажную уборку в жилых помещениях;

- использовать антистатические аэрозоли и бытовые иониза­торы воздуха.



Медицинско-профилактические и лечебные мероприятия пред­полагают: гигиенические и терапевтические мероприятия по лечению пострадавших от электромагнитного воздействия; временный или постоянный перевод на другую работу от­дельных категорий граждан (например, женщин в период бере­менности и кормления); просветительную работу среди населения о возможных биологических эффектах электромагнитных воздействий, о дей­ствующих стандартах и методах защиты. Основы расчетов параметров электромагнитных полей Целью гигиенических расчетов ЭМП может быть определение: напряженности электрического Е и магнитного Н полей или плотности потока энергии S в интересующей точке; необходимого коэффициента ослабления поля при неиз­менном геометрическом расположении источника и человека; необходимого «безопасного» расстояния, начиная с кото­рого параметры ЭМП не превышают ПДУ.

В последних двух вариантах предполагается использование соответствующих гигиенических стандартов и норм.



Электрическое поле прямолинейного провода конечной длины, расположенного в воздухе. Исходные данные: потенциал провода Uo, В; радиус провода, r0, м; длина провода L, м; расстояние от оси провода до точки наблюдения г, м (рис. 12.6).

Напряженность электрического поля в точке наблюдения, В/м:



Магнитное поле прямолинейного провода конечной длины, расположенного в воздухе. Исходные данные: ток, протекающий по проводу, I0, А; длина провода L, м; расстояние от оси провода до точки наблюдения r, м (рис. 12.6). Напряженность магнитного поля в точке наблюдения, А/м:

Электрическое поле двухпроводной линии, расположенной в воздухе. Исходные данные: разность потенциалов между прово­дами Uo, В; радиус проводов, r0, м; рас­стояние между проводами, d, м; рас­стояние от оси линии до точки наблю­дения r, м (рис. 12.7).

Напряженность электрического по­ля, В/м, имеет две компоненты:

Искомая напряженность в точке наблюдения, В/м:

Е = √E2r+E2a при r >>d. Магнитное поле двухпроводной линии, расположенной в возду­хе. Исходные данные: протекающий ток I0, А; расстояние между проводами, d, м; расстояния от проводов до точки наблюдения r1, r2, м; координаты точки наблюдения х, у. (рис. 12.8).

Напряженность магнитного по­ля, А/м, имеет две компоненты: Искомая напряженность в точке наблюдения, А/м:



Поле элементарного электриче­ского излучателя (электрического ди­поля). Исходные данные: амплитуда тока I0, А; частота колебаний ƒ, Гц; длина диполя L, м; расстояние от центра диполя до точки наблюдения r, м; угол между вер­тикальной осью Z и направлени­ем на точку наблюдения פ, рад (рис. 12.9).

Поле в ближней зоне (при r <<λ, где λ - длина волны излуче­ния, м): Поле в дальней зоне (при r>>λ)

где Z0 - волновое сопротивление свободного пространства, рав­ное 377 Ом; k = 2π/λ - волновое число, рад/м.

Поле элементарного магнитного излучателя (рамки с током).

Исходные данные: амплитуда тока I0, А; частота колебаний ƒ, Гц; площадь рамки S, м2; расстояние от центра рамки до точки наблюдения r, м; угол между вертикальной осью Z и направлением на точку наблюдения פ, рад (рис. 12.10).

Поле в ближней зоне Поле в дальней зоне: Поле радиопередающей станции в дальней зоне. Исходные данные: излучаемая мощность Р, Вт; длина волны излучения λ, м; коэффициент усиления антенны излучателя в направлении на точку наблюдения D; расстояние между передатчиком и точкой наблюдения r, м; высоты подъема антенны передатчика и точки наблюдения над поверхностью земли h1,h2,м.

Множитель ослабления F на трассе в предположении, что коэффициент отражения волны от земли близок к единице, а угол «потери фазы» при отражении близок к 180O :Действующее значение напряженности электрического поля в точке наблюдения

Действующее значение напряженности магнитного поля в точке наблюдения и плотность потока энергии S: Электромагнитное экранирование Электромагнитным экраном называют конструкцию, предна­значенную для ослабления электромагнитных полей, создаваемых источниками в некоторой области пространства, не содержащей этих источников. Действие электромагнитного экрана как линей­ной системы определяется несколькими характеристиками ос­новной из которых является эффективность экранирования

Э = Е/Еэ или Э =Н/Нэ ,

где Еэ, Нэ и Е, Н - напряженности электрического и магнитного полей в какой-либо точке экранированного пространства при на­личии экрана и при отсутствии экрана его. Часто эффективность экранирования выражают в децибелах:

ЭдБ=201gЭ. Эффективность экранирования рассчитывают, исходя из тре­бований норм на уровни облучения людей. По найденному зна­чению эффективности экранирования определяют материал и геометрические размеры экрана.

Эффективность экрана существенно зависит от характера ис­точника поля. В свободном пространстве при r>>λ/2π где r -расстояние от источника; λ - длина волны (так называемая «даль­няя зона»), Е и Н практически синфазны, и в этом случае говорят об электромагнитном экранировании. При r<<λ/2π имеет место так называемая «ближняя зона», в которой Е и Н оказываются почти в квадратуре и поля в зависимости от источника рассмат­риваются как квазиэлектростатические и квазимагнитостатические.

Экранирование электромагнитного поля. При нормальном па­дении плоской электромагнитной волны на однородный плоский бесконечный экран, изготовленный из металла, эффективность экранирования

где Zд, - модуль импеданса воздушного диэлектрика Ом опреде­ляемый из табл. 12.7 (r - расстояние от источника до рабочего места, м); σ - удельная проводимость материала экрана, См/м; d - толщина экрана, м; - глубина проникновения поля в экран, м; μ - относительная магнитная проницаемость ма­териала экрана, μ0 = 1,257-10-6 Гн/м,ƒ- частота поля, Гц. Электрические параметры экранирующих материалов приве­дены в табл. 12.8. Для практических расчетов могут быть рекомендованы сле­дующие приближенные выражения: В области высоких частот эффективность экранирования маг­нитными металлами любого из рассматриваемых видов полей оказывается выше эффективности экранирования немагнитными

металлами. Вместе с тем применение магнитных металлов приво­дит к большим электрическим потерям в экранируемой цепи.

При расчете эффективности экранирования экранов сфериче­ской и цилиндрической форм, расположенных в дальней и ближ­ней зонах, пользуются приведенными соотношениями; модули импедансов ZД воздушного диэлектрика представлены в табл. 12.9. При расчете экранных конструкций произвольной формы можно пользоваться формулами экранирования плоского, сферического и цилиндрического экранов, приводя исходные геометрические конструкции с некоторыми допущениями к эквивалентным эк­ранам идеальной формы. Экран, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, при расчетах следует заменять цилинд­рическим. При этом диаметр цилиндра принимается равным сто­роне квадрата. Экран в виде камеры с соразмерными сторонами следует заменять эквивалентным шаровым экраном с радиусом , м, где V- объем камеры, м3.



Негерметичные экраны. Эффективность экранирования замк­нутого экрана может быть сколь угодно высокой при соответст­вующем выборе материала и его толщины. Однако на практике экраны не бывают полностью сплошными из-за наличия крышек, швов, разъемов, смотровых окон и т.д., образующих дополни­тельные каналы проникновения электромагнитного поля.

Эффективность негерметичного экрана

Э=ЭзЭотв/(Эзотв)

где Эз - эффективность замкнутого экрана из того же материала с той же толщиной стенок и той же формы, что и реальный экран;

Эотв=0,25(Sэкр/Sоэ)3/2- эффективность экрана той же формы, с теми же отверстиями и щелями и с той же толщиной стенок, что и реальный экран, но изготовленного из идеально проводящего материала; Sэкр и Sоэ -полная площадь поверхности экрана и эквивалентная площадь от­верстия, м2; Sоэ=S0α(b/a); So - фактическая площадь отверстия

м2, α(b/а) - функция отношения раз­меров отверстия (рис. 12.11), b и а -соответственно больший и меньший размеры отверстия, м, причем предпо­лагается, что вихревые токи в экране протекают в направлении размера а. Если число отверстий n больше од­ного, то эффективность экранирова­ния определяется из выражения

где Э1, Э2, Э3,...Эn -эффективности экранирования, определенные для экрана с каждым отверстием в отдельности.

Если в экране п одинаковых отверстий, то эффективность эк­ранирования определяется как

Э = Э3Эотв/п(Э3отв).Из анализа приведенных выражений и рис. 12.11 следует, что длинные щели, расположенные поперек протекания вихревых токов в экране, снижают эффективность экранирования значи­тельно больше, чем квадратные отверстия той же площади. По­этому для щелей с b/а >> 5 рекомендуется ввести нескольких пе­ремычек, разделяющих исходную щель на ряд отверстий мень­шего размера (рис. 12.12).



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   22


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал