МИНИСТЕРСТВО ПО РАЗВИТИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ЭКОСИСТЕМЫ

ТАШКЕНТ 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………….…………………………………………..4

Условные обозначения……………………………………………………………6

Глава 1. Электромагнитное излучение…………………………………………..8

1.1 Возбуждение электромагнитного излучения………………………...8

1.2 Кооперативное действие электромагнитных полей……………….11

1.3 Диапазоны электромагнитного излучения…………………………14

Глава 2. Электромагнитное излучение и его влияние на человека…………..18

2.1 Электрические поля токов промышленной частоты……………….20

2.2 Статические электричество………………………………………….22

2.3 Лазерное излучение…………………………………………………..24

2.4 Ультрафиолетовое излучение (УФ)…………………………………26

2.5 Рентгеновское излучение…………………………………………….28

2.6 Гамма излучение……………………………………………………...35

Глава 3. Диапазон частот………………………………………………………..41

3.1 Видимое излучение…………………………………………………..45

3.2 Спектр видимого излучение…………………………………………47

3.3 Доза излучения……………………………………………………….48

Глава 4. Неионизирующее излучение и его влияние на живые организмы…61

Глава 5. Биологические эффекты действия ЭМП антропогенного происхождения на живые организмы и экосистемы………………………….72

5.1 Влияние ЭМП воздушных линий электропередачи (ВЛ)

на растения………………………………………………………………………73

5.2 Влияние ЭМП ВЛ на насекомых…………………………………….73

5.3 Влияние ЭМП ВЛ на птиц и млекопитающих……………………...74

5.4 Влияние ЭМП ВЛ на водные экосистемы…………………………..74

5.5 Возможные механизмы биологического действа…………………..92

Глава 6. Влияние источников искусственного освещения на компоненты экосистем…………………………………………………………………………94

6.1 Оптическое излучение……………………………………………….95

6.2 ЭМИ от искусственных осветителей электромагнитный поле антропогенный экосистема организм…………………………………………..96

6.3 Критерии экологического нормирования освещения……………...99

Глава 7. Специфика мероприятий по ЗНиТ в условиях электромагнитного загрязнения……………………………………………………………………...101

7.1 Организационные мероприятия в условиях электромагнитного загрязнения……………………………………………………………………...101

Глава 8. Рекомендации населению……………………………………………108

Заключение……………………………………………………………………...113

Приложения…………………………………………………………………….115

Приложение №1………………………………………………………………...115

Приложение №2………………………………………………………………...141

Введение

Человек находится под постоянным воздействием электромагнитных полей (ЭМП) и электромагнитного излучения (ЭМИ). Это явление нельзя назвать противоестественным – на протяжении всего своего многовекового существования человечество подвергалось влиянию ЭМИ.

Источники этого ЭМИ имели естественный характер (Солнце, другие звезды, черные дыры, нейтронные звезды, галактики и др.). Однако в связи с научно-техническим прогрессом в быту и на работе человек стал активно использовать приборы и аппаратуру, являющиеся источниками ЭМП и ЭМИ.

Такая ситуация оказывает негативное влияние на человека, так как искусственные источники ЭМИ создают дополнительное излучение (сверх того естественного, к которому приспособлен человек). Более того, количество таких приборов и аппаратуры продолжает возрастать.

Теперь источники ЭМИ не только присутствуют на рабочих местах, но и широко распространены в быту. Таким образом, напряженность электромагнитных полей, окружающих человека, продолжает возрастать и на данный момент в несколько раз превосходит естественный электромагнитный фон. Действие ЭМИ усугубляется долговременным воздействием: круглосуточно и на протяжении ряда лет, что, как правило, приводит к передозировке ЭМИ и трагическим последствиям.

Именно поэтому, электромагнитное загрязнение пополнило список основных проблем человека, окружающей среды и экологии. Как следствие, началась работа в различных областях (проведение исследований, разработка законодательства и др.) для решения этой проблемы.

Так же в последние годы существенно возросло внимание к уровню излучения бытовых и промышленных приборов, особенно - для образцов новой техники. Яркий пример - мониторы компьютеров (регламентируются излучения: мягкое рентгеновское, ультрафиолетовое, инфракрасное, видимое, радиочастотное, сверх- и низкочастотное). Однако, в большинстве случаев это лишь способ увеличения продаж.

На настоящий момент, по критериям нарушения условий жизнедеятельности населения и возможным негативным последствиям электромагнитное загрязнение можно считать плавно протекающей ЧС техногенного характера.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АФС - антенно-фидерная система

БС - базовая станция

ВАЦ - векторный анализатор цепей

ВТ - военная техника

ВЧ - высокие частоты

ГВЗ - групповое время запаздывания

ГОСТ - государственный отраслевой стандарт

34 - звуковая частота

КВ - короткие волны

ЛВС — локальная вычислительная сеть

ЛЭП - линия электропередач

МРТ - мобильный радиотелефон

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПДУ - предельно допустимый уровень

ПЗУ — постоянное запоминающее устройство

ПК - персональный компьютер

ППЭ - плотность потока энергии

ПРЦ - передающий радиоцентр

ПС - паразитная связь

ПУ - помехоустойчивость

ПЧ - промежуточная частота

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина

РЛС - радиолокационная система

РПК - радиопоглощающая конструкция

РПМ - радиопоглощающий материал

РПП - радиопоглощающее покрытие

РТС - радиотехнические средства

РЭА г- радиоэлектронная аппаратура

РЭС - радиоэлектронные средства

СВЧ - сверхвысокие частоты

СИЗ - средства индивидуальной защиты

СНиП - санитарные нормы и правила

ССЗ - санитарно-защитная зона

СУР - система управляемого рассеяния

УВЧ - ультравысокие частоты

УКВ - ультракороткие волны

ЧМ - частотная модуляция

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

ЭДС - электродвижущая сила

ЭЛТ - электронно-лучевая трубка

ЭМВ.Г- электромагнитная волна

ЭМИ - электромагнитное излучение

ЭМС - электромагнитная совместимость

ЭМП - электромагнитное поле

ЭМЭ - электромагнитная энергия

ЭН - энергетическая нагрузка

ЭП - электрическое поле

ЭПР - эквивалентная поверхность рассеивания

ЭСП - электростатическое поле

Глава 1. Электромагнитное излучение

1.1 Возбуждение электромагнитного излучения

Э л е к т р о м а г н и т н о е п о л е (ЭМП) радиочастот

Электромагнитное поле (ЭМП), частным случаем которого является электромагнитное излучение (ЭМИ), можно рассматривать как особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. ЭМП представляет собой взаимосвязанные переменные электрическое и магнитное поля. Взаимная связь электрического и магнитного полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появлению другого: переменное электрическое поле, возбуждаемое ускоренно движущимися зарядами (источником поля), возбуждает в смежных областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т.д. Таким образом, ЭМП распространяется от точки к точке пространства в виде электромагнитных волн (излучений), "бегущих" от источника. Благодаря конечной скорости распространения ЭМП оно может существовать автономно от сформировавшего его источника и не исчезает с устранением источника.

ЭМИ представляют собой переменное во времени ЭМП,

распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Максвеллом была разработана теория, позволяющая единым образом подходить к описанию ЭМИ всего частотного диапазона, начиная от радиоволн, и вплоть до гамма-излучения.

ЭМП характеризуется четырьмя векторными величинами: Ё -напряженность электрического поля; D-электрическая индукция; Н-напряженность магнитного поля; В- магнитная индукция. Оно предстает как совокупность электрического (векторы Ё ,* D) и магнитного (векторы Н, В) полей, находящихся во взаимной зависимости.

Для возбуждения в пространстве совокупности изменяющихся электрического и магнитного полей необходимо существование изменяющегося во времени электрического тока или изменяющих свое положение в пространстве электрических или магнитных зарядов. Магнитное поле может возбуждаться как током проводимости, так и током смещения, т.е. изменением магнитной индукции.

Появление переменного магнитного поля приведет к появлению переменного электрического поля, и, следовательно, произойдет возбуждение электромагнитной волны (ЭМВ). Можно выделить несколько типов генераторных приборов, однако в большинстве из них возбуждение электромагнитного поля происходит от взаимодействия с потоком электронов: в вакууме (в электровакуумных приборах) или в материале (проводнике, полупроводниковых приборах).

Электромагнитные волны лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМП радиочастот: длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый, импульсно-модулированный), продолжительности и характера облучения организма (постоянное, интермиттирующее), а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани. Степень поглощения энергии тканями зависит от их способности к ее отражению на границах раздела, определяемой содержанием воды в тканях и другими их особенностями. При воздействии ЭМП на биологический объект происходит преобразование электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, стекловидное зло, семенники, и др.). Тепловой эффект зависит от интенсивности давности облучения.

Действие ЭМИ радиочастот на центральную нервную систему при плотности потока энергий (ППЭ) более 1 мВт/см² свидетельствует о ее высокой чувствительности к электромагнитным излучениям.

Изменения в крови наблюдаются, как правило, при ППЭ выше 10 мВт/см³. При меньших уровнях воздействия наблюдаются фазовые изменения количества лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина (чаще лейкоцитоз, повышение эритроцитов и гемоглобина). При длительном воздействии ЭМП происходит физиологическая адаптация или ослабление иммунологических реакций.

Поражение глаз в виде помутнения хрусталика - катаракты является одним из наиболее характерных специфических последствий воздействия ЭМП в условиях производства. Помимо этого следует иметь в виду и возможность неблагоприятного воздействия ЭМП облучения на сетчатку и другие анатомические образования зрительного анализатора.

Клинико-эпидемиологические исследования людей, подвергавшихся производственному воздействию СВЧ-облучения при интенсивности ниже 10 мВт/см², показали отсутствие каких-либо проявлений катаракты.

Воздействие ЭМП с уровнями, превышающими допустимые, могут приводить к изменениям функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушению обменных процессов и др. При воздействии значительных интенсивностей СВЧ могут возникать более или менее выраженные помутнения хрусталика глаза. Нередко отмечаются изменения в составе периферической крови. Начальные изменения в организме обратимы. При хроническом воздействии ЭМП изменения в организме могут прогрессировать и приводить к патологии.

Интенсивность электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах персонала, проводящего работы с источниками ЭМП, и требования к проведению контроля регламентируют специальные стандарты.

ЭМП радиочастот в диапазоне частот 60 кГц-300 МГц
оценивается напряженностью электрической и магнитной
составляющих поля; в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц -
поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ) излучения и создаваемой им энергетической нагрузкой (ЭН).

Максимальное значение ППЭ_ПДУ не должно превышать
10 Вт/м² (1000мкВт/см²).

Электромагнитное поле (ЭМП) радиочастот характеризуется способностью нагревать материалы; распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред; взаимодействовать с веществом. При оценке условий труда учитываются время воздействия ЭМП и характер облучения работающих.

1.2 Кооперативное действие электромагнитных полей

В реальности на живые организмы во многих случаях действуют несколько ЭМП разных частотных диапазонов . Например, при работе с компьютером на оператора воздействуют ЭМП нескольких частотных диапазонов и типов, а именно, низкочастотное магнитное поле, низкочастотное электрическое поле, сумма высокочастотных полей, сумма высокочастотных электромагнитных полей (ВЭМП) светового диапазона, рентгеновское излучение. Такое же сложное воздействие испытывает человек во время солнечных вспышек, когда на него воздействуют сумма ВЭМП, сумма ионизирующих лучей и добавляются на вторые сутки высокочастотные магнитные поля от геомагнитных возмущений.

Для выяснения причин кооперативного действия рассмотрим механизмы одинарно действующих ЭМП. Рассмотрение начнем с давно используемых в физиотерапии постоянных и низкочастотных электрических и магнитных полей .

Электрические постоянные и переменные низкочастотные поля.

В большинстве случаев при воздействии ЭМП на биологические структуры имеет место воздействие низковольтных электрических полей, кроме случайного, аварийного попадания биологических объектов в зону высоковольтных цепей. Воздействие низковольтных электрических полей проявляется в возникновении электрофоретических явлений. Постоянное электрическое поле вызывает перемещение неподвижных заряженных частиц, переориентацию, ускорение или торможение движущихся заряженных частиц в зависимости от полярности. Переменное электрическое поле увеличивает проницаемость этих частиц через мембраны за счет периодического изменения поляризации в зоне проникновения и ускоряет движение заряженных частиц в кровеносных сосудах, обладающих вентильными свойствами за счет имеющихся обратных клапанов.

Магнитные постоянные и переменные низкочастотные поля.

Воздействие магнитных полей изучено значительно меньше воздействия электрических полей, однако использование их в физиотерапии в последнее время позволяет говорить о воздействии на биологические структуры. Предложено несколько моделей действия магнитных полей. Наиболее вероятной моделью можно считать ориентационные последствия. В этом случае микрочастицы, имеющие магнитные свойства за счет ферритных включений или магнитного момента, изменяют свое положение в пространстве. Изменение ориентации будет наблюдаться у молекул с наименьшими размерами, как наиболее подвижными и находящимися в свободном состоянии в жидкости с малым коэффициентом вязкости.

Высокочастотные электромагнитные поля.

При воздействии ВЭМП на биологическую ткань происходят возбуждение, ионизация и диссоциация некоторых молекул ткани, вызывая появление новых электрически заряженных микрочастиц.

В случае одновременных действий ЭМП вышеупомянутых групп происходит не простое суммирование их действий, а совместное, кооперативное воздействие на биологические ткани, причем действия взаимно усиливают одно другое. Свободные микро- и макрочастицы, хаотически расположенные в жидких средах, ориентируются в направлении действия электрических и магнитных полей В случае совпадения направления постоянных и низкочастотных ЭМП с направлением вектора ВЭМП увеличивается количество энергии, поглощенной электронами и, следовательно, количество трансформируемых микрочастиц. Этот эффект давно используется в лазерной физиотерапии и его действие обнаружено при исследовании лечебного эффекта физиотерапевтических генераторов миллиметрового диапазона волн.

Таким образом, резко увеличивается степень взаимодействия ВЭМП с биологическими структурами, либо увеличивается лечебный эффект, либо усиливается вредный эффект.

Источники электромагнитного излучения: источники ЭМИ можно характеризовать по нескольким критериям, из которых наиболее часто используемым является классификация по частотному диапазону. Основное деление всего известного диапазона излучений:

радиоволны,

инфракрасное излучение,

видимый спектр,

ультрафиолетовое,

рентгеновское,

гамма-излучение,

гамма-излучение испытывает дополнительное дробление определяемое условиями распространения радиоволн. Вошедшее в практику подразделение радиоволн на диапазоны приведено в табл. 1.1.

1.3 Диапазоны электромагнитного излучения

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.

Табл.1.1

Название диапазона		Длины волн, λ	Частоты, ν	Источники
Радиоволны	Сверхдлинные	более 10 км	менее 30 кГц	Атмосферные и магнитосферные явления. Радиосвязь.
	Длинные	10 км — 1 км	30 кГц — 300 кГц
	Средние	1 км — 100 м	300 кГц — 3 МГц
	Короткие	100 м — 10 м	3 МГц — 30 МГц
	Ультракороткие	10 м — 1 мм	30 МГц — 300 ГГц
Инфракрасное излучение		1 мм — 780 нм	300 ГГц — 429 ТГц	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.
Видимое излучение		780—380 нм	429 ТГц — 750 ТГц
Ультрафиолетовое		380 — 10 нм	7,5·10¹⁴ Гц — 3·10¹⁶ Гц	Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Рентгеновские		10 нм — 5 пм	3·10¹⁶ — 6·10¹⁹ Гц	Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.
Гамма		менее 5 пм	более 6·10¹⁹ Гц	Ядерные и космические процессы, радиоактивный распад.

Источники радиоволн могут работать в пределах одного частотного диапазона или перестраиваться в некоторой полосе частот. С помощью электромагнитных волн можно передавать информацию в виде радиосигналов, отличающихся несущей частотой, шириной частотного спектра, видом модуляции. Таким образом, источник ЭМИ с точки зрения частотного деления характеризуется основной рабочей частотой (несущей частотой радиосигнала), шириной и видом спектральной характеристики излучаемого сигнала. Вид и ширина спектра ЭМИ зависят от мгновенного значения напряженности поля и характера изменения ее во времени. Гармонические колебания, наиболее широко применяемые в современной радиотехнике и удобные для анализа, характеризуются мгновенными значениями амплитуды, частоты и фазы. Следовательно, информационным параметром может быть изменение амплитуды, частоты и фазы. На основании этого выделяют радиосигналы с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией (рис.1).

Радиоволны. Ультракороткие радиоволны принято разделять на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и субмиллиметровые (микрометровые). Волны с длиной λ < 1 м (ν > 300 МГц) принято также называть микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ).

Ионизирующее электромагнитное излучение. К этой группе традиционно относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя, строго говоря, ионизировать атомы может и ультрафиолетовое излучение, и даже видимый свет. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 эВ — 0,1 МэВ, а энергия гамма-квантов — больше 0,1 МэВ. В узком смысле гамма-излучение испускается ядром, а рентгеновское — атомной электронной оболочкой при выбивании электрона с низколежащих орбит, хотя эта классификация неприменима к жёсткому излучению, генерируемому без участия атомов и ядер (например, синхротронному или тормозному излучению).

Описание: http://printing.web-3.ru/data/html/2043/electromagnetic1.gif

Рис.1 Шкала диапазона частот.

Глава 2. Электромагнитное излучение и его влияние на человека

Что такое электромагнитное загрязнение окружающей среды? Основные источники электромагнитного загрязнения окружающей среды.

Электромагнитное загрязнение – это форма физического загрязнения окружающей среды, связанная с нарушением её электромагнитных свойств, которое характеризуется наличием электромагнитных полей повышенной интенсивности, создаваемых природными и техногенными источниками неионизирующего излучения.

К электромагнитному неионизирующему излучению относятся сверхдлинные, длинные, средние, короткие, ультракороткие радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет и ультрафиолетовое излучение.

Электромагнитное излучение - распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.

Электромагнитное поле - фундаментальное физическое поле, представляющее собой совокупность электрического и магнитного полей.

Электрическое поле - одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах).

Магнитное поле - силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом (основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества), независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля.

Электромагнитное поле обладает рядом характеристик, позволяющих определить его интенсивность. Данные характеристики относятся не к полю в целом, а к его составляющим:

а) Характеристики электрического поля.

- напряженность поля – силовая характеристика поля. Векторная величина равная отношению силы действующей на пробный заряд (точечный положительный) к величине этого заряда. Единицы измерения – вольт на метр или ньютоны на кулон. Обозначение E.

-электростатический потенциал – скалярная энергетическая характеристика поля; величина, равная отношению потенциальной энергии взаимодействия пробного (точечного положительного) заряда с полем к величине этого заряда. Единицы измерения – вольты или джоули на кулон. б) Характеристики магнитного поля.

- Магнитная индукция. Силовая характеристика магнитного поля, которая измеряется отношением максимальной силы, действующей на проводник, к силе тока и длине проводника B=Fmax/I*l. Измеряется в Теслах (Тл).

Характеристики электромагнитного излучения:

а) волны, совершенных в единицу времени (1 секунду). Единица измерения Герц (Гц). Обозначение ф.

б) Длина волны - расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Единица измерения метр. Обозначение λ.

Источники электромагнитного поля. Существует огромное разнообразие источников ЭМП. Но их можно подразделить на две большие группы: источники природного и источники техногенного характера (см. приложение 1).

2.1 Электрические поля токов промышленной частоты.

С развитием энергетики увеличился энергетический потенциал государства с широким использованием высоковольтных линий электропередач и увеличением напряжения на них свыше 1000 кВ.

Источниками электрических полей (ЭП) промышленной частоты являются линии электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, открытые распределительные устройства (ОРУ).

При длительном хроническом воздействии ЭП возможны субъективные расстройства в виде жалоб невротического характера (чувство тяжести и головная боль, а височной и затылочной областях ухудшение памяти, повышенная утомляемость, ощущение вялости, разбитость, раздражительность, боли в области сердца, расстройства сна; угнетенное настроение, апатия, своеобразная депрессия с повышенной чувствительностью к яркому свету, резким звукам и другим раздражителям), проявляющиеся к концу рабочей смены. Расстройства в состоянии здоровья работающих, обусловленные функциональными нарушениями в деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем астенического и астеновегетативного характера, являются одним из первых проявлений профессиональной патологии.

Допустимые уровни напряженности электрических полей установлены в специальном стандарте.

Стандарт устанавливает предельно допустимые уровни напряженности электрического поля частотой 50 Гц для персонала, обслуживающего электроустановки и находящегося в зоне влияния создаваемого ими электрического поля, в зависимости от времени пребывания и требований к проведению контроля уровней напряженности электрических полей на рабочих местах.

Предельно допустимый уровень напряженности воздействующего электрического поля равен 25 кВ/м. Пребывание в электрическом поле напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускается. Допустимое время пребывания в электрическом поле напряженностью свыше 5 до 20 кВ/м включительно определяется по формуле:

где Т – допустимое время пребывания в электрическом поле при соответствующем уровне напряженности, ч; Е - напряженность воздействующего электрического поля в контролируемой зоне, кВ/м.

Расчет допустимой напряженности в зависимости от времени пребывания в электрическом поле производится по формуле:

Допустимое время пребывания в электрическом поле может быть одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность электрического поля не должна превышать 5 кВ/м.

Требования стандарта действительны при условии исключения возможности воздействия электрических зарядов на персонал, а также при условии применения защитного заземления всех изолированных от земли предметов, машин и механизмов, к которым возможно прикосновение работающих в зоне влияния электрического поля.

Средства защиты от электрического поля частотой 50 Гц:

стационарные экранирующие устройства (козырьки, навесы, перегородки);

переносные (передвижные) экранирующие средства
защиты (инвентарные навесы, палатки, перегородки, щиты, зонты, экраны и т. д.).

К индивидуальным средствам защиты относятся: защитный костюм - куртка и брюки, комбинезон; экранирующий головной убор - металлическая или пластмассовая каска для теплого времени года и шапка-ушанка с прокладкой из металлизированной ткани для холодного времени года; специальная обувь, имеющая электропроводящую резиновую подошву или выполненная целиком из электропроводящей резины.

Комплекс лечебно-профилактических мероприятий для работающих аналогичен требованиям как при действии ЭМП диапазона радиочастот.

2.2 Статическое электричество

Это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых материалов или на изолированных проводниках. Постоянное электростатическое поле (ЭСП) - это поле неподвижных зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними. Возникновение зарядов статического электричества происходит при относительном перемещении двух находящихся в контакте тел, кристаллизации, а также вследствие индукции.

ЭСП характеризуется напряженностью (Е), определяемой отношением силы, действующей в поле на точечный электрический заряд, к величине этого заряда. Единицей измерения напряженности ЭСП является вольт на метр (В/м).

Электрические поля создаются в энергетических установках и при электротехнологических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов) или стационарного электрического поля (электрическое поле постоянного тока).

Исследования биологических эффектов показали, что наиболее чувствительны к электростатическим полям нервная, сердечно-сосудистая, нейрогуморальная и другие системы организма.

У людей, работающих в зоне воздействия электростатического поля, встречаются разнообразные жалобы на: раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита и др. Характерны своеобразные "фобии", обусловленные страхом ожидаемого разряда. Склонность к "фобиям" обычно сочетается с повышенной эмоциональной возбудимостью.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены в специальном стандарте. Они зависят от времени пребывания на рабочих местах.

Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей (Е_пред) равен 60 кВ/м в 1 ч.

При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.

Применение средств защиты работающих обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах превышают 60 кВ/м.

Одним из распространенных средств защиты от статического электричества является уменьшение генерации электростатических зарядов или их отвод с наэлектризованного материала, что достигается:

- заземлением металлических и электропроводных элементов оборудования;

- увеличением поверхностной и объемной проводимости диэлектриков;

- установкой нейтрализаторов статического электричества.

Заземление проводится независимо от использования
других методов защиты.

Более эффективным средством защиты является увеличение влажности воздуха до 65—75%, если позволяют условия технологического процесса.

В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться антистатическая обувь, антистатический халат, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.

2.3 Лазерное излучение.

Лазер или оптический квантовый генератор - это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного (стимулированного) излучения.

В зависимости от характера активной среды лазеры подразделяются на твердотелые (на кристаллах или стеклах), газовые, лазеры на красителях, химические, полупроводниковые и др.

По степени опасности лазерного изучения для обслуживающего персонала лазеры подразделяются на четыре класса:

- класс I (безопасные) - выходное излучение не опасно для глаз;

- класс II (малоопасные) - опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;

- класс III (среднеопасные) - опасно для глаз прямое,
зеркально, а также диффузно отраженное излучение на
расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для
кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

- класс IV (высокоопасные) - опасно для кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Классификация определяет специфику воздействия излучения на орган зрения и кожу. В качестве ведущих критериев при оценке степени опасности генерируемого лазерного излучения приняты величина мощности (энергии), длина волны, длительность импульса и экспозиции облучения.

Лазеры широко применяются в различных областях промышленности, науки, техники, связи, сельском хозяйстве, медицине, биологии и др.

Работа с лазерами в зависимости от конструкции, мощности и условий эксплуатации может сопровождаться воздействием на персонал неблагоприятных производственных факторов, которые разделяют на основные и сопутствующие. К основным факторам относятся прямое, зеркально и диффузно отраженное и рассеянное излучения. Степень выраженности их определяется особенностями технологического процесса. К сопутствующим относится комплекс физических и химических факторов, возникающих при работе лазеров, которые имеют гигиеническое значение и могут усиливать неблагоприятное действие излучения на организм, а в ряде случаев имеют самостоятельное значение. Поэтому при оценке условий труда персонала учитывают весь комплекс факторов производственной среды.

Действие лазеров на организм зависит от параметров излучения (мощности и энергии излучения на единицу облучаемой поверхности, длины волны, длительности импульса, частоты следования импульсов, времени облучения, площади облучаемой поверхности), локализации воздействия и анатомо-физиологических особенностей облучаемых объектов.

Действие лазерных излучений наряду с морфофункциональными изменениями тканей непосредственно в месте облучения вызывает разнообразные функциональные изменения в организме: в центральной нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной системах, которые могут приводить к нарушению здоровья. Биологический эффект воздействия лазерного излучения усиливается при неоднократных воздействиях и при комбинациях с другими неблагоприятными производственными факторами.

Предельно допустимые уровни лазерного излучения регламентированы Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров, которые позволяют разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасных условий труда при работе с лазерами. Санитарные нормы и правила позволяют определять величины ПДУ для каждого режима работы, участка оптического диапазона по специальным формулам и таблицам. Нормируется энергетическая экспозиция облучаемых тканей.

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, планировочного, организационного, санитарно-гигиенического характера.

При использовании лазеров II—III классов для исключения облучения персонала необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо экранирование пучка излучения.

Лазеры IV класса опасности размещают в отдельных изолированных помещениях и обеспечивают дистанционным управлением их работы.

К индивидуальным средствам защиты, обеспечивающим безопасные условия труда при работе с лазерами, относятся специальные очки, щитки, маски, снижающие облучения глаз до ПДУ.

Работающим с лазерами необходимы предварительные и периодические (I раз в год) медицинские осмотры терапевта, невропатолога, окулиста.

2.4 Ультрафиолетовое излучение (УФ)

У л ь т р а ф и о л е т о в о е и з л у ч е н и е (УФ) представляет собой невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее в электромагнитном спектре промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением (200-400 нм).

УФ-лучи обладают способностью выдавать фотоэлектрический эффект, проявлять фотохимическую активность (развитие фотохимических реакций), вызывать люминесценцию и обладают значительной биологической активностью.

Известно, что при длительном недостатке солнечного света возникают нарушения физиологического равновесия организма, развивается своеобразный симптомокомплекс, именуемый "световое голодание".

Наиболее часто следствием недостатка солнечного света
являются авитаминоз D, ослабление защитных иммунобиологических реакций организма, обострение хронических
заболеваний, функциональные расстройства нервной системы.

УФ-облучение малыми дозами оказывает благоприятное стимулирующее действие на организм.

Активизируется деятельность сердца, улучшается обмен веществ, понижается чувствительность к некоторым вредным веществам из-за усиления окислительных процессов в организме (марганец, ртуть, свинец) и более быстрого выведения их из организма, улучшается кроветворение, снижается заболеваемость простудными заболеваниями, снижается утомляемость, повышается работоспособность. УФ-излучение от производственных источников (электросварка, ртутно-кварцевые лампы) может стать причиной острых и хронических заболеваний и поражений. Наиболее уязвимым для УФ-излучений являются органы зрения (фотоофтальмия, хронический конъюнктивит, катаракта хрусталика). Может быть острое воспаление кожных покровов, иногда с отеком и образованием пузырей. Может подняться температура тела, появиться озноб, головные боли, возможен рак кожи.

Для защиты кожи от УФ-излучения используют защитную одежду, противосолнечные экраны (навесы и т. п.), специальные покровные кремы.

Важное гигиеническое значение имеет способность УФ-излучения производственных источников изменять газовый состав атмосферного воздуха вследствие его ионизации. При этом в воздухе образуются озон и оксиды азота. Эти газы, как известно, обладают высокой токсичностью и могут представлять большую опасность, особенно при выполнении сварочных работ, сопровождающихся УФ-излучением, в ограниченных, плохо проветриваемых помещениях или в замкнутых пространствах.

С целью профилактики отравлений окислами азота и озоном соответствующие помещения должны быть оборудованы местной или общеобменной вентиляцией, а при сварочных работах в замкнутых объемах необходимо подавать свежий воздух непосредственно под щиток или шлем.

Интенсивность УФ-излучения на промышленных предприятиях установлена Санитарными нормами ультрафиолетового излучения в производственных п6мещениях.

Защитная одежда из поплина или других тканей должна иметь длинные рукава и капюшон. Глаза защищают специальными очками со стеклами, содержащими оксид свинца, но даже обычные стекла не пропускают УФ-лучи с длиной волны короче 315 нм.

2.5 Рентгеновское излучение

Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10⁻² до 10² А (от 10⁻¹² до 10⁻⁸ м).

Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов — эквивалентны. Терминологическое различие лежит в способе возникновения — рентгеновские лучи испускаются при участии электронов (либо связанных в атомах, либо свободных) в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер. Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3·10¹⁶ до 6·10¹⁹ Гц и длиной волны 0,005—10 нм (общепризнанного определения нижней границы диапазона рентгеновских лучей в шкале длин волн не существует). Мягкое рентгеновское излучение характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и наибольшей длиной волны), а жёсткое рентгеновское излучение обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны). Жёсткое рентгеновское излучение используется преимущественно в промышленных целях.

Рентгеновские трубки рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод (ранее называвшийся также антикатодом). В рентгеновских трубках электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не испускаются, так как ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение (рис.2). При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий (характеристическое излучение), частоты определяются законом Мозли: ν√=A(Z−B), где Z — атомный номер элемента анода, A и B — константы для определённого значения главного квантового числа n электронной оболочки). В настоящее время аноды изготавливаются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, — из молибдена или меди.

Описание: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/Roentgen-Roehre.svg/300px-Roentgen-Roehre.svg.png

Рис.2 Трубка Крукса.

В процессе ускорения-торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Так называемое синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению. Синхротронное излучение имеет сплошной спектр с верхней границей. При соответствующем образом выбранных параметрах (величина магнитного поля и энергия частиц), в спектре синхротронного излучения можно получить и рентгеновские лучи.

Взаимодействие с веществом - Длина волны рентгеновских лучей сравнима с размерами атомов, поэтому не существует материала, из которого можно было бы изготовить линзу для рентгеновских лучей. Кроме того, при перпендикулярном падении на поверхность рентгеновские лучи почти не отражаются. Несмотря на это, в рентгеновской оптике были найдены способы построения оптических элементов для рентгеновских лучей. В частности выяснилось, что их хорошо отражает алмаз.

Рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному их поглощают. Поглощение рентгеновских лучей является важнейшим их свойством в рентгеновской съёмке. Интенсивность рентгеновских лучей экспоненциально убывает в зависимости от пройденного пути в поглощающем слое (I = I₀e^-kd, где d — толщина слоя, коэффициент k пропорционален Z³λ³, Z — атомный номер элемента, λ — длина волны).

Поглощение происходит в результате фотопоглощения (фотоэффекта) и комптоновского рассеяния:

Под фотопоглощением понимается процесс выбивания фотоном электрона из оболочки атома, для чего требуется, чтобы энергия фотона была больше некоторого минимального значения. Если рассматривать вероятность акта поглощения в зависимости от энергии фотона, то при достижении определённой энергии она (вероятность) резко возрастает до своего максимального значения. Для более высоких значений энергии вероятность непрерывно уменьшается. По причине такой зависимости говорят, что существует граница поглощения. Место выбитого при акте поглощения электрона занимает другой электрон, при этом испускается излучение с меньшей энергией фотона, происходит т. н. процесс флуоресценции.

· Рентгеновский фотон может взаимодействовать не только со связанными электронами, но и со свободными, а также слабосвязанными электронами. Происходит рассеяние фотонов на электронах — т. н. комптоновское рассеяние. В зависимости от угла рассеяния, длина волны фотона увеличивается на определённую величину и, соответственно, энергия уменьшается. Комптоновское рассеяние, по сравнению с фотопоглощением, становится преобладающим при более высоких энергиях фотона.

Биологическое воздействие - Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Эффект люминесценции. Рентгеновские лучи способны вызывать у некоторых веществ свечение (флюоресценцию). Этот эффект используется в медицинской диагностике при рентгеноскопии (наблюдение изображения на флюоресцирующем экране) и рентгеновской съёмке (рентгенографии). Медицинские фотоплёнки, как правило, применяются в комбинации с усиливающими экранами, в состав которых входят рентгенолюминофоры, которые светятся под действием рентгеновского излучения и засвечивают светочувствительную фотоэмульсию. Метод получения изображения в натуральную величину называется рентгенографией. При флюорографии изображение получается в уменьшенном масштабе. Люминесцирующее вещество (сцинтиллятор) можно оптически соединить с электронным детектором светового излучения (фотоэлектронный умножитель, фотодиод и т. п.), полученный прибор называется сцинтилляционным детектором. Он позволяет регистрировать отдельные фотоны и измерять их энергию, поскольку энергия сцинтилляционной вспышки пропорциональна энергии поглощённого фотона.
Фотографический эффект. Рентгеновские лучи, также как и обычный свет, способны напрямую засвечивать фотографическую эмульсию. Однако без флюоресцирующего слоя для этого требуется в 30—100 раз большая экспозиция (то есть доза). Преимуществом этого метода (известного под названием безэкранная рентгенография) является бо́льшая резкость изображения.
В полупроводниковых детекторах рентгеновские лучи производят пары электрон-дырка в p-n-переходе диода, включённого в запирающем направлении. При этом протекает небольшой ток, амплитуда которого пропорциональна энергии и интенсивности падающего рентгеновского излучения. В импульсном режиме возможна регистрация отдельных рентгеновских фотонов и измерение их энергии.
Отдельные фотоны рентгеновского излучения могут быть также зарегистрированы при помощи газонаполненных детекторов ионизирующего излучения (счётчик Гейгера, пропорциональная камера и др.).

Применение - При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов (см. также рентгенография и рентгеноскопия). При этом используется тот факт, что у содержащегося преимущественно в костях элемента кальция (Z = 20) атомный номер гораздо больше, чем атомные номера элементов, из которых состоят мягкие ткани, а именно водорода (Z = 1), углерода (Z = 6), азота (Z = 7), кислорода (Z = 8). Кроме обычных приборов, которые дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.

Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.

В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения на кристаллах (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

При помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества. В электронно-лучевом микрозонде (либо же в электронном микроскопе) анализируемое вещество облучается электронами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Вместо электронов может использоваться рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгенофлуоресцентным анализом.

В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

Рентгенотерапия — раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей, генерируемых при напряжении на рентгеновской трубке 20—60 кВ и кожно-фокусном расстоянии 3—7 см (короткодистанционная рентгенотерапия) или при напряжении 180—400 кВ и кожно-фокусном расстоянии 30—150 см (дистанционная рентгенотерапия). Рентгенотерапию проводят преимущественно при поверхностно расположенных опухолях и при некоторых других заболеваниях, в том числе заболеваниях кожи (ультрамягкие рентгеновские лучи Букки).

Естественное рентгеновское излучение - На Земле электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне образуется в результате ионизации атомов излучением, которое возникает при радиоактивном распаде, в результате Комптон-эффекта гамма-излучения, возникающего при ядерных реакциях, а также космическим излучением. Радиоактивный распад также приводит к непосредственному излучению рентгеновских квантов, если вызывает перестройку электронной оболочки распадающегося атома (например, при электронном захвате). Рентгеновское излучение, которое возникает на других небесных телах, не достигает поверхности Земли, так как полностью поглощается атмосферой. Оно исследуется спутниковыми рентгеновскими телескопами, такими как «Чандра» и «XMM-Ньютон».

2.6 Гамма-излучение

Гамма-излучение - вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — менее 2·10⁻¹⁰ м — и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами.

В межзвёздном пространстве гамма-излучение возникает в результате соударений квантов более мягкого длинноволнового электромагнитного излучения, например света, с электронами, ускоренными магнитными полями космических объектов. При этом быстрый электрон передает свою энергию электромагнитному излучению и видимый свет превращается в более жесткое гамма-излучение.

Подобное явление встречается и на Земле при столкновении электронов большой энергии, получаемых на ускорителях, с фотонами видимого света в интенсивных пучках света, создаваемых лазерами. Электрон передает энергию световому фотону, который превращается в g -квант. Можно на практике превращать отдельные фотоны света в кванты гамма-излучения высокой энергии.

Гамма-излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью (например, проходит через слой свинца толщиной 5 см). Основные процессы, происходящие при взаимодействии гамма-излучения с веществом, – фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование пар электрон-позитрон. Фотоэффект – это процесс, при котором атом поглощает гамма-квант и испускает электрон. Так как электрон выбивается из одной из внутренних оболочек атома. То освобождающееся место заполняется электронами из вышележащих оболочек. И фотоэффект сопровождается характеристическим рентгеновским излучением. Вероятность фотоэффекта прямо пропорциональна пятой степени атомного номера элемента и обратно пропорциональна 3-й степени энергии гамма-излучения. Таким образом, фотоэффект преобладает в области малых энергии g -квантов (~ 100 кэВ) на тяжелых элементах (Pb, U).

На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1—100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — к рентгеновскому излучению. С точки зрения физики, кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.

Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер, при ядерных реакциях (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и т. д.), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях. Энергия гамма-квантов, возникающих при переходах между возбуждёнными состояниями ядер, не превышает нескольких десятков МэВ. Энергии гамма-квантов, наблюдающихся в космических лучах, могут превосходить сотни ГэВ.

Гамма-излучение было открыто французским физиком Полем Вилларом в 1900 году при исследовании излучения радия.

Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются электрическими и магнитными полями и характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:

Фотоэффект — энергия гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится ионизированным).
Комптон-эффект — гамма-квант рассеивается при взаимодействии с электроном, при этом образуется новый гамма-квант, меньшей энергии, что также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома.
Эффект образования пар — гамма-квант в поле ядра превращается в электрон и позитрон.
Ядерный фотоэффект — при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.

Воздействие на организм гамма-излучения подобно действию других видов ионизирующих излучений. Гамма-излучение может вызывать лучевое поражение организма, вплоть до его гибели. Характер влияния гамма-излучения зависит от энергии g -квантов и пространственных особенностей облучения, например, он различен для случая внешнего и внутреннего облучения. Относительная биологическая эффективность гамма-излучения составляет 0,7–0,9. В производственных условиях (хроническое воздействие в малых дозах) относительная биологическая эффективность гамма-излучения принята равной 1.

Гамма-излучение используется в медицине для лечения опухолей, для стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов. Гамма-излучение применяют также для получения мутаций с последующим отбором хозяйственно-полезных форм. Так выводят высокопродуктивные сорта микроорганизмов (например, для получения антибиотиков) и растений.

Возможности лучевой терапии значительно расширились за счёт средств и методов дистанционной гамма-теропии. Успехи дистанционной гамма-терапии достигнуты в результате большой работы в области использования мощных искусственных радиоактивных источников гамма-излучения (кобальт-60, цезий-137), а также новых гамма-препаратов.

Большое значение дистанционной гамма-терапии объясняется также сравнительной доступностью и удобствами использования гамма-аппаратов. Гамма-аппараты, так же как и рентгеновские аппараты, конструируют для статического и подвижного облучения. С помощью подвижного облучения стремятся создать большую дозу в опухоли при рассредоточенном облучении здоровых тканей. Разработаны конструктивные усовершенствования гамма-аппаратов, направленные на уменьшение полутени, улучшение гомогенности полей, использование фильтров типа жалюзи и поиски дополнительных возможностей защиты.

В растениеводстве использование ядерных излучений дает обширные возможности для изменения обмена веществ у сельскохозяйственных растений, повышение их урожайности, ускорения развития и улучшения качества.

Уже в первых исследованиях радиобиологов было установлено, что ионизирующая радиация – мощный фактор воздействия на рост, развитие и обмен веществ в живых организмах. Под влиянием гамма-облучения у растений, животных или микроорганизмов меняется слаженный обмен веществ, ускоряется или замедляется (в зависимости от дозы) течение физиологических процессов, наблюдаются сдвиги в росте, развитии, формировании урожая.

Нужно подчеркнуть, что при гамма-облучении в семена не поступают радиоактивные вещества. Облученные семена, как и выращенный из них урожай, нерадиоактивны. Оптимальные дозы облучения только ускоряют нормальные процессы, происходящие в растении, и поэтому совершенно необоснованны какие-либо опасения и предостережения против использования в пищу урожая, полученного из семян, подвергавшихся предпосевному облучению.

Ионизирующие излучения применяются для повышения сроков хранения сельскохозяйственных продуктов и уничтожения различных насекомых-вредителей. Например, если зерно перед загрузкой в элеватор пропустить через бункер, где установлен мощный источник радиации, то возможность размножения насекомых-вредителей будет исключена и зерно сможет храниться длительное время без каких-либо потерь. Употребление его в качестве корма не вызвало никаких отклонений в росте, способности к размножению и других патологических отклонений от нормы у четырех поколений экспериментальных животных.

Радиочастоты - частоты или полосы частот в диапазоне 3 кГц - 3000 ГГц,

которым присвоены условные наименования. Этот диапазон соответствует

частоте переменного тока электрических сигналов для вырабатывания и обнаружения радиоволн. Так как большая часть диапазона лежит за границами волн, которые могут быть получены при механической вибрации, радиочастоты обычно относятся к электромагнитным колебаниям.

Радиочастота - частота электромагнитных колебаний, устанавливаемая для

обозначения единичной составляющей радиочастотного спектра;

· радиочастотный спектр - совокупность радиочастот в установленных

Международным союзом электросвязи пределах, которые могут быть использованы для функционирования радиоэлектронных средств или высокочастотных устройств;

· распределение полос радиочастот - определение предназначения полос

радиочастот посредством записей в Таблице распределения полос радиочастот между радиослужбами, на основании которых выдается разрешение на использование конкретной полосы радиочастот, а также устанавливаются условия такого использования.

1. Очень низкие частоты 3 - 30 кГц, соответствует сверхдлинным волнам

2. Низкие частоты 30 - 300 кГц, соответствует длинным волнам

3. Средние частоты 300 - 3000 кГц, соответствует средним волнам

4. Высокие частоты 3 - 30 МГц, соответствует коротким волнам

5. Очень высокие частоты 30 - 300 МГц, соответствует ультракоротким (или метровым волнам)

6. Ультравысокие частоты 300 - 3000 МГц, соответствует дециметровым волнам

7. Сверхвысокие частоты 3 - 30 ГГц, соответствует сантиметровым волнам

8. Крайне высокие частоты 30 - 300 ГГц, соответствует миллиметровым волнам

9. Гипервысокие частоты 300 - 3000 ГГц, соответствует субмиллиметровым волнам.

Глава 3. Диапазон радиотехнических частот

Диапазон частот - полоса излучаемых источником частот, которой зачастую присвоено условное наименование, одно из важнейших понятий радиотехники, а также физико-технических дисциплин в целом.

Это понятие имеет общий характер, то есть можно говорить или о диапазоне частот какого-либо конкретного излучателя (природного или искусственного происхождения), или о диапазоне, выделенном какой-то радиослужбе, или, например, об обобщённой разбивке всей полосы радиочастот.

Табл. 3.1 Диапазоны радиоволн

ДИАПАЗОНЫ РАДИОВОЛН
Ультракороткие волны			Короткие волны	Средние волны	Длинные волны	Сверхдлинные волны
Сантиметровые 3 - 30 ГГц 10 - 100 мм	Дециметровые 300 МГц - 3 ГГц 100 мм - 1 м	Метровые 30 - 300 МГц 1 - 10 м	Декаметровые 3 - 30 МГц 10 -100 м	Гектометровые 300 кГц - 3 МГц 100 м - 1 км	Километровые 30 - 300 кГц 1 - 10 км	мириаметровые 3 кГц - 30 кГц 10 - 100 км	гектокилометровые 300 Гц - 3 кГц 100 км - 1 м	мегаметровые 30 - 300 Гц 1 - 10 Мм	декамегаметровые 3 - 30 Гц 10 - 100 Мм

Табл. 3.2

Обозн-е МСЭ	Длины волн	Название волн	Диапазон частот	Название частот	Энергия фотона, эВ, $Описание: E=h\nu$	Применение
ELF	100 Мм — 10 Мм	Декамегаметровые	3—30 Гц	Крайне низкие (КНЧ)	12.4 фэВ — 124 фэВ	Связь с подводными лодками, геофизические исследования
SLF	10 Мм — 1 Мм	Мегаметровые	30—300 Гц	Сверхнизкие (СНЧ)	124 фэВ — 1,24 пэВ	Связь с подводными лодками, геофизические исследования
ULF	1000 км — 100 км	Гектокилометровые	300—3000 Гц	Инфранизкие (ИНЧ)	1,24 пэВ — 12,4 пэВ	Связь с подводными лодками
VLF	100 км — 10 км	Мириаметровые	3—30 кГц	Очень низкие (ОНЧ)	12,4 пэВ — 124 пэВ	Связь с подводными лодками
LF	10 км — 1 км	Километровые	30—300 кГц	Низкие (НЧ)	124 пэВ — 1,24 нэВ	Радиовещание, радиосвязь
MF	1000 м — 100 м	Гектометровые	300—3000 кГц	Средние (СЧ)	1,24 нэВ — 12,4 нэВ	Радиовещание, радиосвязь
HF	100 м — 10 м	Декаметровые	3—30 МГц	Высокие (ВЧ)	12,4 нэВ — 124 нэВ	Радиовещание, радиосвязь, рации
VHF	10 м — 1 м	Метровые волны	30—300 МГц	Очень высокие (ОВЧ)	124 нэВ — 1,24 мкэВ	Телевидение, радиовещание, радиосвязь, рации
UHF	1000 мм — 100 мм	Дециметровые	300—3000 МГц	Ультравысокие (УВЧ)	1,24 мкэВ — 12,4 мкэВ	Телевидение, радиосвязь, Мобильные телефоны, рации, микроволновые печи, спутниковая навигация.
SHF	100 мм — 10 мм	Сантиметровые	3—30 ГГц	Сверхвысокие (СВЧ)	12,4 мкэВ — 124 мкэВ	Радиолокация, интернет, спутниковое телевидение, радиосвязь, Беспроводные компьютерные сети.
EHF	10 мм — 1 мм	Миллиметровые	30—300 ГГц	Крайне высокие (КВЧ)	124 мкэВ — 1,24 мэВ	Радиоастрономия, высокоскоростная радиорелейная связь, метеорологические радиолокаторы, медицина
THF	1 мм — 0,1 мм	Децимиллиметровые	300—3000 ГГц	Гипервысокие частоты, длинноволновая область инфракрасного излучения	1,24 мэВ — 12,4 мэВ	Экспериментальная «терагерцовая камера», регистрирующая изображение в длинноволновом ИК (которое излучается теплокровными организмами, но, в отличие от более коротковолнового ИК, не задерживается диэлектрическими материалами).

Табл. 3.3 Примеры выделенных радиодиапазонов

Название	Полоса частот	Длины волн	Энергия фотона, эВ, $E=h\nu$
Диапазон средних волн(MW)	530—1610 кГц	565,65—186,21 м	2,19—6,66 нэВ
Диапазон коротких волн	5,9—26,1 МГц	50,8—11,49 м	24,4—107,9 нэВ
Гражданский диапазон	26,965—27,405 МГц	11,118—10,940 м	111,5—113,3 нэВ
Телевизионные каналы: с 1 по 5	48—100 МГц	6,25—3,00 м	198,5—413,6 нэВ
Телевизионные каналы: с 6 по 12	174—230 МГц	1,72—1,30 м	719,6—951,2 нэВ
Телевизионные каналы: с 21 по 39	470—622 МГц	6,38—4,82 дм	1,94—2,57 мкэВ
Диапазон ультракоротких волн(UKW)	62—108 МГц (кроме 76—90 МГц в Японии)	1м	256,42—446,65 нэВ (кроме 314,31—372,21 нэВ)
ISM-диапазон
Диапазоны военных частот	29.50-31.75 МГц
Диапазоны частот гражданской авиации
Морские и речные диапазоны

Инфразвуковой — ниже 20 Гц.
Звуковой — от 20 Гц до 20 кГц (в него полностью укладывается диапазон средне статистических людей слышимых человеческим ухом частот).
Более 20 кГц человеческое ухо может услышать диапазон. Изначально с рождения ребёнок слышит ультразвук с частотой более 20 кГц, но после в возрастом происходит уплотнение стен перепонок.
Ультразвуковой — от 20 кГц до 100кГц.
Гиперзвуковой — свыше 100кГц.

3.1 Видимое излучение

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Чувствительность человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от длины волны (частоты) излучения, при этом максимум чувствительности приходится на 555 нм (540 терагерц), в зелёной части спектра. Поскольку при удалении от точки максимума чувствительность спадает до нуля постепенно, указать точные границы спектрального диапазона видимого излучения невозможно. Обычно в качестве коротковолновой границы принимают участок 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой — 760—780 нм (385—395 ТГц). Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова).

В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг. Таких оттенков, как розовый или маджента, нет в спектре видимого излучения, они образуются от смешения других цветов.

Видимое излучение также попадает в «оптическое окно», область спектра электромагнитного излучения, практически не поглощаемая земной атмосферой. Чистый воздух рассеивает голубой свет существенно сильнее, чем свет с бо́льшими длинами волн (в красную сторону спектра), поэтому полуденное небо выглядит голубым.

Многие виды животных способны видеть излучение, не видимое человеческому глазу, то есть не входящему в видимый диапазон. Например, пчёлы и многие другие насекомые видят свет в ультрафиолетовом диапазоне, что помогает им находить нектар на цветах. Растения, опыляемые насекомыми, оказываются в более выгодном положении с точки зрения продолжения рода, если они ярки именно в ультрафиолетовом спектре. Птицы также способны видеть ультрафиолетовое излучение (300—400 нм), а некоторые виды имеют даже метки на оперении для привлечения партнёра, видимые только в ультрафиолете.

Ньютон первый использовал слово спектр (лат. spectrum — видение, появление) в печати в 1671 году, описывая свои оптические опыты. Он сделал наблюдение, что когда луч света падает на поверхность стеклянной призмы под углом к поверхности, часть света отражается, а часть проходит через стекло, образуя разноцветные полосы. Учёный предположил, что свет состоит из потока частиц (корпускул) разных цветов, и что частицы разного цвета движутся с различной скоростью в прозрачной среде. По его предположению, красный свет двигался быстрее чем фиолетовый, поэтому и красный луч отклонялся на призме не так сильно, как фиолетовый. Из-за этого и возникал видимый спектр цветов.

Ньютон разделил свет на семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, индиго и фиолетовый. Число семь он выбрал из убеждения (происходящего от древнегреческих софистов), что существует связь между цветами, музыкальными нотами, объектами Солнечной системы и днями недели. Человеческий глаз относительно слабо восприимчив к частотам цвета индиго, поэтому некоторые люди не могут отличить его от голубого или фиолетового цвета. Поэтому после Ньютона часто предлагалось считать индиго не самостоятельным цветом, а лишь оттенком фиолетового или голубого (однако он до сих пор включён в спектр в западной традиции). В русской традиции индиго соответствует синему цвету.

Гёте, в отличие от Ньютона, считал, что спектр возникает при наложении разных составных частей света. Наблюдая за широкими лучами света, он обнаружил, что при проходе через призму на краях луча проявляются красно-желтые и голубые края, между которыми свет остаётся белым, а спектр появляется, если приблизить эти края достаточно близко друг к другу.

Длины волн, соответствующие различным цветам видимого излучения были впервые представлены 12 ноября 1801 года в Бэкеровской лекции Томасом Юнгом, они получены путём перевода в длины волн параметров колец Ньютона, измеренных самим Исааком Ньютоном. Эти кольца Ньютон получал пропусканием через линзу, лежащую на ровной поверхности, соответствующей нужному цвету части разложенного призмой в спектр света, повторяя эксперимент для каждого из цветов. Юнг оформил полученные длины волн в виде таблицы, выразив во французских дюймах (1 дюйм=27,07 мм), будучи переведёнными в нанометры, их значения неплохо соответствуют современным, принятым для различных цветов. В 1821 году Йозеф Фраунгофер положил начало измерению длин волн спектральных линий, получив их от видимого излучения Солнца с помощью дифракционной решётки, измерив углы дифракции теодолитом и переведя в длины волн. Как и Юнг, он выразил их во французских дюймах, переведённые в нанометры, они отличаются от современных на единицы. Таким образом, ещё в начале XIX века стало возможным измерять длины волн видимого излучения с точностью до нескольких нанометров.

В XIX веке, после открытия ультрафиолетового и инфракрасного излучений, понимание видимого спектра стало более точным.

В начале XIX века Томас Юнг и Герман фон Гельмгольц также исследовали взаимосвязь между спектром видимого излучения и цветным зрением. Их теория цветного зрения верно предполагала, что для определения цвета глаз использует три различных вида рецепторов.

3.2 Спектр видимого излучения

При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разными углами. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены с помощью света одной длины волны (точнее, с очень узким диапазоном длин волн), называются спектральными цветами. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:

Табл. 3.4

Цвет	Диапазон длин волн, нм	Диапазон частот, ТГц	Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый	380—440	790—680	2,82—3,26
Синий	440—485	680—620	2,56—2,82
Голубой	485—500	620—600	2,48—2,56
Зелёный	500—565	600—530	2,19—2,48
Жёлтый	565—590	530—510	2,10—2,19
Оранжевый	590—625	510—480	1,98—2,10
Красный	625—740	480—400	1,68—1,98

3.3 Доза излучения

Величина, используемая для оценки степени воздействия излучения на любые вещества, живые организмы и их ткани.

Экспозиционная доза. Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения со средой — это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и гамма-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза — это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.

В международной системе единиц (СИ) единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица — рентген (Р). 1 Кл/кг = 3876 Р.

Поглощённая доза. При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения, оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощённая доза. Она показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения к массе поглощающего вещества.

За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грей (Гр). 1 Гр — это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения в 1 джоуль. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр = 100 рад.

Эквивалентная доза. Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице длины пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент — коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (до 1963 года - биологический эквивалент рентгена, после 1963 года - биологический эквивалент рада - Энциклопедический словарь). 1 Зв = 100 бэр.

Эффективная доза. Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

где w_t - тканевый весовой множитель (таблица 3.5), а H_t -эквивалентная доза, поглощенная в ткани - t. Единица эффективной эквивалентной дозы - Зиверт.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.

Табл. 3.5 Значение коэффициента радиационного риска (значения тканевых весовых множителей w_t ) для отдельных органов и тканей.

Органы, ткани	Коэффициент
Гонады (половые железы)	0,2
Красный костный мозг	0,12
Толстый кишечник	0,12
Желудок	0,12
Лёгкие	0,12
Мочевой пузырь	0,05
Печень	0,05
Пищевод	0,05
Щитовидная железа	0,05
Кожа	0,01
Клетки костных поверхностей	0,01
Головной мозг	0,025
Остальные ткани	0,05

Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Фиксированная эффективная эквивалентная доза (CEDE — the committed effective dose equivalent)- это оценка доз радиации на человека, в результате ингаляции или употребления некоторого количества радиоактивного вещества. СЕDЕ выражается в бэрах или зивертах (Зв) и учитывает радиочувствительность различных органов и время, в течение которого вещество остается в организме (вплоть до всей жизни). В зависимости от ситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе облучения определенного органа, а не всего тела.

Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, то есть, величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека и его потомков. К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены. Поэтому в практику введены операционные дозиметрические величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенные к нормируемым. Основной операционной величиной является амбиентный эквивалент дозы (синонимы — эквивалент амбиентной дозы, амбиентная доза).

Амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — эквивалент дозы, который был создан в шаровом фантоме МКРЕ (международной комиссии по радиационным единицам) на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленном и однородном, то есть амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — это доза, которую получил бы человек, если бы он находился на месте, где проводится измерение. Единица амбиентного эквивалента дозы — зиверт (Зв).

Групповые дозы. Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путем умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр).
Кроме того, выделяют следующие дозы:

коммитментная — ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиационной защите и гигиене при расчёте поглощённых, эквивалентных и эффективных доз от инкорпорированных радионуклидов; имеет размерность соответствующей дозы.
коллективная — расчётная величина, введенная для характеристики эффектов или ущерба для здоровья от облучения группы людей; единица — Зиверт (Зв).

Коллективная доза определяется как сумма произведений средних доз на число людей в дозовых интервалах.

Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.

пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
предельно допустимые дозы (ПДД) — наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами (НРБ-99)
предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв), а для хронического облучения — около 4 Зв.
биологическая доза гамма-нейтронного излучения — доза равноэффективного по поражению организма гамма-облучения, принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества.
минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облученных объектов.

Предельно допустимая доза (ПДД) — доза излучения, которая при систематическом воздействии в течение неограниченно продолжительного времени не вызывает у работающих каких-либо патологических изменений или заболеваний, обнаруживаемых при помощи современных методов исследования. Утвержденная ПДД при облучении всего тела в 0,1 бэр/нед, что соответствует 0,017 бэр за рабочий день и 5 бэр в год. Предельно допустимая суммарная доза облучения (D) за весь период работы вычисляется по формуле: D=5 (N —18) бэр, где N — возраст человека, 18 — возраст, в котором обычно начинается профессиональная деятельность.

Предложенная в 1925 г. величина ПДД 0,1—0,2 р (рентген) за рабочий день периодически пересматривалась, и в 1959 г. Международная комиссия по радиационной защите утвердила ПДД при облучении всего тела 0,1 бэр/нед, что соответствует 0,017 бэр за рабочий день и 5 бэр/год.
При неравномерном облучении тела принято рассматривать воздействие на так называе критические органы. Доза 0,1 бэр/нед принята для облучения группы критических органов — половые железы, костный мозг, хрусталик глаза, воздействие на которые приравнивается к облучению всего тела. Для кожи и щитовидной железы, обладающих сравнительно меньшей радиочувствительностью, принята ПДД 0,6 бэр/нед или 30 бэр/год. Для облучения остальных органов ПДД составляет 0,3 бэр/нед или 15 бэр/год. При облучении рук и стоп ПДД в 5 раз больше, чем при облучении всего тела (0,5 бэр/нед). Принято, что суммарная доза профессионального облучения D за все время работы не должна превышать D=5 (N — 18) бэр, где N — возраст человека, 18 — возраст начала профессионального облучения.
При проведении аварийных работ допускается превышение суммарной годовой дозы внешнего облучения до 12 бэр. Эта величина прибавляется к полученной (к данному моменту) дозе, и если при этом суммарная доза превышает допустимую, то избыток компенсируется за счет снижения последующего облучения в течение 5 лет. Для людей, находящихся в санитарно-защитной зоне или работающих в помещениях, смежных с теми, где работают с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений, ПДД составляет 0,5 бэр/год. Годовая величина ПДД для населения всех возрастных групп, проживающих за пределами санитарно-защитной зоны, составляет 0,05 бэр, т. е. приближается к уровню естественного фона. В пересчете на возможное облучение костного мозга эта доза в 10 раз превышает естественный фон, что по современным понятиям является безопасным. Облучение гонад сопоставимо с уровнем воздействия естественного фона, суммарная же доза на гонады при этом удваивается.
В соответствии с установленными величинами относительной биологической эффективности, (см.) для различных видов излучения приняты следующие ПДД (табл. 3.6).

Табл.3.6

Вид ионизирующих излучений	ОБЭ	ПДД рад/нед
Гамма-лучи и рентгеновы лучи Бета-частицы и потоки электронов Потоки протонов и альфа-частиц Многозарядные ионы и ядра отдачи Тепловые нейтроны Быстрые нейтроны	1 1 10 20 3 10	0,1 0,1 0,01 0,005 0,033 0,01

Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, мЗв/год и др.).

Табл. 3.7 Сводная таблица единиц измерения

Физическая величина	Внесистемная единица	Единица СИ	Переход от вне системной единицы к единице СИ
Активность нуклида в радиоактивном источнике	Кюри (Ки)	Беккерель (Бк)	1Ки=3.7·10¹⁰ Бк
Экспозиционная Доза	Рентген (Р)	Кулон/килограмм (Кл/кг)	1Р=2,58·10⁻⁴ Кл/кг
Поглощенная доза	Рад (рад)	Грей (Дж/кг)	1рад=0,01 Гр
Эквивалентная Доза	Бэр (бэр)	Зиверт (Зв)	1бэр=0,01 Зв
Мощность экспозиционной дозы	Рентген/ секунда (Р/c)	Кулон/килограмм в секунду (Кл/кг*с)	1Р/c=2.58·10⁻⁴ Кл/кг*с
Мощность поглощенной дозы	Рад/ секунда (Рад/с)	Грей/секунда (Гр/с)	1рад/с=0.01 Гр/c
Мощность эквивалентной дозы	Бэр/ секунда (бэр/с)	Зиверт/секунда (Зв/с)	1бэр/c=0.01 Зв/с
Интегральная доза	Рад- грамм (Рад-г)	Грей-килограмм (Гр-кг)	1рад-г=10⁻⁵ Гр-кг

Порог дозы — безопасные уровни дозы излучения, которые не обладают поражающим действием на облученный организм любого возраста и на потомство облученных родителей. Опасная доза равна 60 микрорентген.

Механизмы биологических эффектов малых и больших доз облучения могут принципиально отличаться. При действии малых доз радиации установлены такие специфические стимулирующие эффекты, как адаптивный ответ и гормезис, а также апоптоз и эффект сверхчувствительности (или гиперрадиочувствительности) к малым дозам.

Фа́за ходя́чего тру́па (англ. Walking ghost phase — фаза ходячего призрака), период мнимого благополучия при радиационном облучении. Это период внешнего здоровья, продолжающийся от нескольких часов до нескольких дней после облучения летальной дозой радиации (от 10 до 50 Грей).

Причины - Фаза очевидного улучшения состояния здоровья связана с задержкой проявления нарушений в организме. Например, в то время как костный мозг мог быть разрушен и быстро делящиеся клетки костного мозга убиты радиацией, эффекты этого проявляются не сразу, а через некоторое время. Другой пример — непоправимое поражение быстро делящихся клеток пищеварительной системы, которое может оставаться некоторое время неочевидным, до тех пор пока клетки кишечника не начнут отделяться и выводиться из организма в виде кровавого поноса. В конечном счёте ткань кишечника перестаёт выполнять функцию по всасыванию питательных веществ из пищи, что влечёт за собой истощение организма. То же самое происходит с быстро размножающимися клетками иммунной системы. Радиация фактически останавливает производство новых кровяных клеток путëм разрушения костного мозга, однако организм ещё способен временно функционировать на старых клетках крови, до тех пор, пока они не выработают свой ресурс.

Прогноз состояния человека в фазе ходячего трупа — мучительная смерть. В процессе мучительного умирания возможны нарушения сознания и впадение в коматозное состояние.

Современная медицина в данном случае пока бессильна. Лечение сводится к уменьшению страданий путëм инъекций морфина или приëма сильных анальгетиков.

Предельно допустимые дозы облучения. По отношению к облучению население делится на 3 категории.
Категория А облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.

Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения - лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.

Категория В облучаемых лиц или население - население страны, республики, края или области.

Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Для категории Б определяется предел дозы.

Устанавливается три группы критических органов:
1. группа - все тело, гонады и красный костный мозг.
2. группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.

3. группа - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в

таблице 3.8.

Табл. 3.8

Дозовые пределы внешнего и внутреннего облучения (бэр/год).
Категории лиц	Группы критических органов
Категории лиц	1	2	3
Категория А, предельно допустимая доза (ПДД)	5	15	30
Категория Б, предел дозы(ПД)	0.5	1.5	3

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.

Для категории А (персонала) установлены:

- предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
- допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДС_А;

    -     допустимая мощность дозы излучения ДМД_А;
   -     допустимая плотность потока частиц ДПП_А;
    -     допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДК_А;

- допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗ_А .

Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
- предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДК_Б в атмосферном воздухе и воде;

- допустимая мощность дозы ДМД_Б;

- допустимая плотность потока частиц ДПП_Б;

- допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗ_Б .
Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
"Нормах радиационной безопасности".

Глава 4. Неионизирующее излучение и его влияние на живые организмы

Организм человека осуществляет свою деятельность путем ряда сложных процессов и механизмов и, в том числе, с использованием внутри- и внеклеточной электромагнитной информации и соответствующей биоэлектрической регуляции. Электромагнитная среда обитания фактически может быть рассмотрена как источник помех в отношении жизнедеятельности человека и биоэкосистем. В этой связи возникает проблема биоэлектромагнитной совместимости как весьма сложной системы взаимодействия живой природы и технических средств, источников ЭМИ. В этой ситуации живой организм вынужден постоянно искать защиту от быстро меняющейся обстановки, используя свои внутренние возможности.

При взаимодействии электромагнитных излучений с биологическими объектами лишь часть энергии поглощается. В этом случае используют следующий принцип: только та часть энергии излучения может вызвать изменения в веществе, которая поглощается этим веществом; отраженная или проходящая энергия не оказывает никакого действия (принцип Гроттгосуса).

Это взаимодействие носит биофизический характер, т.е. происходит процесс поглощения и непосредственного распределения поглощенной энергии на уровне биотканей целого организма. При этом тканевые системы называются биомикросистемами, а отдельные части тела (голова, туловище и т.д.) - биомакросистемами.

В отличие от ионизирующего излучения, которое непосредственно создает электрические заряды, электромагнитные излучения не обладают ионизирующей способностью и воздействуют только на уже имеющиеся свободные заряды или диполи. Диэлектрические свойства биотканей сильно зависят от их химического состава, частоты колебаний, происходящих внутри биологического объекта. Электромагнитные свойства определяют процессы прохождения энергии через слои вещества, отраженной на границах их раздела, и поглощения внутри тканей.

Влияние излучений РЧ и СВЧ. Наиболее обширно в литературе представлены сведения, касающиеся клинико-эпидемиологического характера хронического влияния ЭМИ. Как правило, наблюдаемые изменения регистрировались при воздействии ЭМИ интенсивностью, подчас превышающей предельно допустимый уровень, но не приводящей к тепловым эффектам. По данным ряда отечественных авторов, у персонала, связанного с работой источников ЭМИ РЧ и СВЧ, выявляется разнообразная неврологическая симптоматика как субъективного, так и объективного характер. По зарубежным данным, при исследовании клинического статуса может отмечаться даже стимуляция неврологической симптоматики. Предъявляемые жалобы были хроническими и наблюдались еще до момента переоблучения. У таких пациентов может длительно сохраняться переоценка вреда, наносимого фактором. Для установления истинной картины в последнее время в практике клинико-эпидемиологического обследования начали широко применяться психологические методы. При использовании ряда психологических тестов у персонала, имеющего длительный контакт с ЭМИ, наблюдают достоверное усиление патологической компоненты тревожного поведения и депрессивного состояния при отсутствии каких-либо объективных симптомов. При анкетировании могут наблюдаться преобладание жалоб на снижение памяти, а также на ухудшение самочувствия, увеличение критической частоты слияния световых мельканий к концу рабочего дня. Наиболее характерными в динамике изменений реакции организма на хроническое воздействие ЭМИ являются: реакции центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, а также системы крови. При этом выделяют три ведущих синдрома: астенический, астеновегетативный и гипоталамический. Астенический синдром наблюдают в начальных стадиях проявлений изменений, вызванных ЭМИ, два других - на умеренно выраженной и выраженной стадиях. Представленная симптоматика не всегда повторяется и не обязательно встречается у лиц, подвергающихся облучению.

Исследования, проведенные у нас в стране до 60-70-х гг., позволили рассматривать весь наблюдаемый симптомокомплекс как проявление так называемой «радиоволновой болезни». Однако большинство зарубежных авторов наличие этой формы заболевания либо отрицают, либо ставят под сомнение. Так, в сообщении югославских исследователей в 1983 г. по итогам 10-летнего наблюдения за 500 операторами радиолокационных станций (работа по 2 ч в день при интенсивности не выше 50 Вт/м²) увеличения числа случаев заболеваний нейровегетативной дистонией и неврозами у персонала не отмечено.

Некоторые авторы считают, что хронические воздействия ЭМИ РЧ и СВЧ при интенсивности менее 10 Вт/м² могут вызывать в системе крови различные неустойчивые изменения: лейкоцитоз, увеличение количества лимфоцитов. Иногда отмечают моноцитоз, патологическую зернистость нейтрофилов, ретикулоцитоз и тромбоцитопению. Однако большинство исследователей отмечают недостоверный характер этих изменений даже при кратковременном воздействии «до ощущения тепла» и неспецифичность проявлений, свойственных также многим неблагоприятным факторам труда.

Данные эпидемиологического изучения отдаленных последствий, предписываемых влиянию ЭМИ, в том числе возникновения специфических заболеваний крови, показывают, что нахождение стойких изменений в крови в условиях воздействия реально существующих уровней ЭМИ у профессионалов и тем более у населения представляется весьма проблематичным.

Таким образом, представленные данные клинико-эпидемиологических исследований о влиянии ЭМИ РЧ и СВЧ на организм человека свидетельствуют, что выраженность наблюдаемых изменений зависит от интенсивности и времени воздействия. Общая картина изменений под влиянием различных уровней ЭМИ представлена в таблице 4.1.

Табл. 4.1 Возможные изменения в организме человека под влиянием ЭМИ различных интенсивностей

Интенсивность ЭМИ, мВт/см2	Наблюдаемые изменения
600	Болевые ощущения в период облучения
200	Угнетение окислительно-восстановительных процессов в ткани
100	Повышенное артериальное давление с последующим его снижением; в случае воздействия - устойчивая гипотензия. Двухсторонняя катаракта
40	Ощущение тепла. Расширение сосудов. При облучении 0,5-1 ч повышение давления на 20-30 мм рт. ст.
20	Стимуляция окислительно-восстановительных процессов в ткани
10	Астенизация после 15 мин. облучения, изменение биоэлектрической активности головного мозга
8	Неопределенные сдвиги со стороны крови с общим временем облучения 150 ч, изменение свертываемости крови
6	Электрокардиографические изменения, изменения в рецепторном аппарате
4-5	Изменение артериального давления при многократных облучениях, непродолжительная лейкопения, эритропения
3-4	Ваготоническая реакция с симптомами брадикардии, замедление электропроводимости сердца
2-3	Выраженный характер снижения артериального давления, тенденция к учащению пульса, незначительные колебания объема сердца
1	Снижение артериального давления, тенденция к учащению пульса, незначительные колебания объема крови сердца. Снижение офтальмотонуса при ежедневном воздействии в течение 3,5 месяцев
0,4	Слуховой эффект при воздействии импульсных ЭМП
0,3	Некоторые изменения со стороны нервной системы при хроническом воздействии в течение 5-10 лет
0,1	Электрокардиографические изменения
до 0,05	Тенденция к понижению артериального давления при хроническом воздействии

Роль излучений КНЧ в ускорении роста раковых клеток. Существуют публикации, указывающие на развитие у людей, много работающих с персональными компьютерами, патологических реакций, обусловленных, скорее всего, как считают ученые, воздействием электромагнитного излучения крайне низкой частоты.

К ним относятся электромагнитные излучения с частотами 30...300 Гц. КНЧ-поля не настолько энергетически сильны, чтобы изменить или разрушить связи в клетках на молекулярном уровне. Вместо этого КНЧ-поля, по-видимому, имитируют электрические изменения, которые обычно происходят в живой клетке организма.

Эта имитация обычных внутриклеточных процессов может лежать в основе потенциальной способности КНЧ-поля ускорять рост раковых опухолей. Некоторые ученые отметили, что участки мембраны, на которые воздействовало КНЧ-излучение, ведут себя как рецептор для химических веществ, ускоряющих рост раковых клеток.

Ученые считают, что КНЧ-поля также увеличивают химическую активность соединения, известного под названием ортинин декарбоксилаза, и этот эффект связывают с ускоренным развитием раковых клеток. Кроме того, КНЧ-поля разрушают функции соединения клеток - другой эффект, который также связывают с ростом раковых клеток.

Некоторые эксперименты обнаружили существование «оконных эффектов», т.е. некоторые биологические эффекты проявлялись только при определенной напряженности КНЧ-поля и не проявлялись при большей или меньшей напряженности. Кроме того, эти «оконные эффекты», по-видимому, зависели от наличия и ориентации статических полей, таких, как магнитное поле Земли.

Следует отметить, что, по-видимому, биологическое воздействие КНЧ-поля зависит от вида его волн. Ученые считают, что наименее активны синусоидальные волны, являющиеся характеристикой электричества, используемого в быту. Наиболее активными являются импульсные излучения, подобные тем, которые генерируются радарами, и поля с пилообразной характеристикой, которые генерируются схемами телевизоров и мониторов.

Вероятность возникновения рака у людей, живущих рядом с ЛЭП (ближе 400 м), возрастает на 29%. Ученые считают, что ЛЭП, ионизируя окружающий воздух, делает его опасным для здоровья: если вдыхать такой воздух, то заряженные частицы оседают в легких.

Пользователям компьютеров ученые советуют не работать в ночное и вечернее время, так как интенсивный свет действует на эпифиз, вследствие этого угнетается синтез мелатонина (гормона эпифиза), что может повлечь за собой заболевания. Свет угнетает синтез мелатонина, поэтому его концентрация максимальна ночью, а утром и днем – минимальная. Вследствие систематического искусственного освещения человека ночью у него может образоваться опухоль. Особенный вред избыточная освещенность приобретает тогда, когда на организм действуют какие-либо канцерогенные факторы, например химические или радиационные.

Катаракта, как результат воздействия излучений РЧ и СВЧ. Особое место при изучении влияния ЭМИ РЧ и СВЧ на организм человека занимает исследование катарактогенеза - помутнения хрусталика с потерей зрительной функции. Результаты клинических исследований катаракты, возникшей от излучений РЧ и СВЧ, представляют собой неясную картину.

Опубликованные в настоящее время сообщения очень часто не содержат должного критического анализа электромагнитной ситуации, не учитывают возрастных особенностей, дозиметрических и частотных характеристик ЭМИ. При изучении эпидемиологических данных о катарактогенезе необходима полная уверенность, что рассматриваемая категория лиц действительно подвергается профессиональному облучению. Ведь среди факторов риска, способствующих возникновению катаракты, по данным ВОЗ, электромагнитным излучениям РЧ и СВЧ отводят пятое место после диабета, ультрафиолетового облучения, метаболических нарушений и ионизирующей радиации. Начиная с 1952 г. в печати сообщалось о десятках случаев возникновения у людей электромагнитной катаракты. Из всех представленных в литературе случаев возникновения катаракты у людей, контактирующих с источниками ЭМИ, следует, что процесс катарактогенеза может развиваться на фоне довольно длительного (от 1 года до 6 лет) хронического облучения ЭМИ с тепловыми уровнями, иногда при случайных кратковременных попаданиях в поле интенсивностью, превышающей средние значения в 20-100 раз. Помимо катаракты, под воздействием электромагнитных излучений при частотах, близких к 35 ГГц, могут возникать кератиты, а также повреждения стромы роговицы. При нетепловых интенсивностях в ряде случаев можно обнаружить нарушения функции зрения, связанные с различением цветов, сосудистые изменения дна глаза, а также ретинальные повреждения. Однако большинство специалистов, изучавших клинические проявления катаракты или другого поражения органа зрения у персонала, контактирующего с ЭМИ при интенсивностях ниже тепловых, дают отрицательный ответ (в перечне профессиональных заболеваний данная профпатология отсутствует). Тем не менее, это не снимает вопроса о поражении глаз человека при более высоких уровнях воздействия, так как в эксперименте катаракту от воздействия ЭМИ можно отличить абсолютно достоверно.

Слуховые эффекты при воздействии излучений РЧ и СВЧ. Исследования, проведенные с участием людей, выявили слуховые эффекты, возникающие при воздействии импульсных ЭМИ. Так, при облучении головы прямоугольными импульсами с пиковой плотностью потока энергии около 30,0 Вт/м² и средней 1,0 - 4,0 Вт/м² у человека возникают слуховые ощущения. В зависимости от длительности и частоты следования импульсов ЭМИ они воспринимаются как щелчки, жужжание или чирикание. Гигиеническая значимость этого явления не совсем ясна. При определенных параметрах ЭМИ у человека могут, очевидно, возникать реакции, подобные тем, которые бывают при акустическом шуме.

Экспериментальная оценка воздействия электромагнитных излучений промышленной частоты на организм человека. Бытовые приборы. Человеческий организм не может не реагировать на электромагнитные излучения. Однако для того чтобы эта реакция переросла в патологию и привела к заболеванию, необходимо совпадение ряда условий – в том числе достаточно высокий уровень излучения и продолжительность облучения. Поэтому при использовании бытовой техники с малыми уровнями излучения и/или кратковременным действием ЭМИ бытовой техники не оказывает влияния на здоровье основной части населения. Потенциальная опасность может грозить лишь людям с повышенной чувствительностью к ЭМИ и аллергикам.

Кроме того, согласно современным представлениям, магнитное поле промышленной частоты может быть опасным для здоровья человека, если происходит продолжительное облучение (регулярно, не менее 8 часов в сутки, в течение нескольких лет) с уровнем выше 0,2 мкТл .

В настоящее время проводятся многочисленные исследования, направленные на изучение действия ЭМИ ПЧ на организм человека.

ЭП ПЧ в теле человека наводят электрические токи, в ЭП с Е = 6-8 кВ/м наведенные токи составляют 90-120 мкА. Они стремятся пройти в землю, вследствие чего создается разность потенциалов между человеком и землей. Если человек изолирован от земли, то в месте контакта с заземлением он будет испытывать ощущение разряда электрического тока. В биологическом плане электрические токи становятся ощутимыми при прохождении их по телу, например от одной конечности до другой, при величине 500 мкА. При большем значении эти токи могут вызвать реакцию кратковременного электроудара, хотя вполне слабого и безвредного. Искровые разряды возникают при напряженности ЭП ПЧ свыше 3 кВ/м и напоминают удары статического электричества в сухую погоду.

Линии электропередачи. Наведенные токи от ЛЭП при прохождении на землю по силе воздействия меньше или эквивалентны в первом приближении наведенным токам, возникающим при пользовании бытовыми электроприборами. Электрические и магнитные поля ПЧ сильно влияют на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем излучения.

У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.

Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакции только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Работы английских ученых в начале 90-х годов показали, что у ряда аллергиков под действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической.

При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

Выше были рассмотрены характеристики электромагнитного излучения, разнообразие его источников, а также влияние на живые организмы. Характеристики электромагнитного поля описывают не само ЭМП, а его составляющие – магнитное и электрическое поля. Представленный список единиц измерения тех или иных параметров поля позволяет выразить в числах интенсивность поля, степень его воздействия на частицы, заряды, объекты, а также описать электромагнитное излучение.

Гораздо больше внимания следует обратить на информацию второго параграфа, в котором изложены данные о влиянии электромагнитного излучения на человека, полученные в результате экспериментов и исследований. Негативное воздействие ЭМИ на человеческий организм вызывает различные нарушения в функционировании органов, отклонения от нормального состояния. Это перечисленные в параграфе 2 астенический, астеновегетативный и гипоталамический синдромы, специфические заболевания крови (связанные с изменением ее химического состава), брадикардия, замедление электропроводимости сердца, изменение артериального давления и пульса, ускорение роста раковых клеток, высокая вероятность развития катаракты и др.

Все это создает угрозу здоровью человека, ухудшает условия жизни, что дает основания оценивать электромагнитное загрязнение как чрезвычайную ситуацию техногенного характера. Можно с уверенностью сказать, что электромагнитное загрязнение является если не важнейшей, то одной из значительных проблем в жизни современного человека. Такой вывод, в свою очередь, означает, что перед человеком встает новая проблема – разработка комплекса мер, во-первых, для защиты от негативного воздействия ЭМИ, а во-вторых, для сокращения интенсивности ЭМИ, исходящего от приборов и аппаратуры.

Глава 5. Биологические эффекты действия ЭМП антропогенного происхождения на живые организмы и экосистемы

Известно, что некоторые живые организмы обладают большей чувствительностью к ЭМП по сравнению с человеком. В этом случае обоснованность принятия в качестве предельно допустимых уровней, установленных для человека является спорным. О высокой чувствительности многих животных к ЭМП свидетельствует наличие геомагнитного тропизма, т.е. использование геомагнитного поля Земли в качестве ориентира. Такая способность обнаружена у многих живых организмов: простейших (планарии, волвоксы, парамеции, улитки и др.), насекомых (майские жуки, мухи, термиты, пчелы, бабочки) ракообразных, амфибий и рептилий (тритоны, пещерные саламандры, крокодилы, черепахи), рыб (угри, лещи и др.), птиц.

Повышенной чувствительностью к ЭМП обладают мигрирующие на дальние расстояния животные – птицы, рыбы, насекомые и т.д.

Кроме того, многие животные используют ЭМП для осуществления дистантных взаимосвязей, обеспечивающих согласованное выполнение двигательных маневров в стаях рыб и птиц, в стадах млекопитающих; в скоплениях насекомых и одноклеточных организмов.

Проявления геомагнитного тропизма экспериментально обнаружены и у растений – семена, высаженные параллельно силовым линиям геомагнитного поля прорастают быстрее, чем при перпендикулярном или беспорядочном расположении, такая ориентация семян усиливает не только их рост, но и интенсивность различных физиологических процессов, что приводит к повышению урожайности.

Сильные отклонения ЭМП от естественного уровня в большую или меньшую стороны, выходят за границы оптимума жизнедеятельности живых организмов и являются стрессорным фактором.

5.1 Влияние ЭМП воздушных линий электропередачи (ВЛ) на растения

Теоретически уровни электрического поля регистрируемые вблизи ВЛ достаточны для повреждения листьев растений. Проведенные наблюдения и эксперименты по влиянию ЭМП ВЛ на растения показали, что наблюдается уменьшение сухого веса надземной массы растений овса, подсолнечника растущих под ВЛ, по сравнению с контролем. Отмечено отрицательное действие ЭМП на величину потенциальной нитрогеназной активности почвенной ризосферной популяции, длину проростков растений. В некоторых исследованиях отмечается стимуляция роста и прорастания сухих семян креписа при воздействии ЭМП.

5.2 Влияние ЭМП ВЛ на насекомых

Наиболее распространенными реакциями насекомых (таких как стрекоз, бабочек, майских жуков, шмелей) на ЭМП ВЛ являются избегание подлета на близкое расстояние к низко расположенным проводам линии электропередачи, временная потеря ориентации и координации в пространстве вплоть до падения. При облучении ЭМП ВЛ сверхвысокого напряжения (40 кВ/м; 50 Гц) гусениц китайского дубового шелкопряда было зарегистрировано замедление темпов роста и развития у гусениц младшего возраста, которое компенсировалось уже у гусениц третьего возраста. Увеличение в 2-6 раз численности особей некоторых насекомых (жука-кузьки, шпанской мушки, тли, имаго) под проводами ВЛ, что может быть объяснено уменьшением под ВЛ численности естественных врагов и более богатым запасом пищевых ресурсов. Очень чувствительными к действию ЭМП являются пчелы.

5.3 Влияние ЭМП ВЛ на птиц и млекопитающих

Влияние ВЛ на экосистемы многосторонне: во-первых, строительство ВЛ нарушает места обитания одних видов животных и создает благоприятные условия для других; во-вторых, это механическое воздействие – например, столкновение летящих птиц с опорами и проводами ВЛ; в-третьих, непосредственное токовое воздействие при контакте; в-четвертых, влияние ЭМП на различные этапы онтогенеза животных. Средняя напряженность ПеЭП на уровне скворечников составляла 10-15кВ/м. В результате установлено, что смертность птиц на изучаемых участках ВЛ от столкновения с проводами составляет в среднем 1,5 особи на 1 км ВЛ в год. Отмечено, что совокупность условий под ВЛ 500 кВ влияет на пути метаболизма аминокислот в организме самок скворца, что затем отражается на потомстве – увеличивается продолжительность "бесперьевого" периода развития птенцов и повышается их смертность.

5.4 Влияние ЭМП ВЛ на водные экосистемы

Исследования воздействия ЭМП на гидрофауну и флору очень малочисленны. Проведенные модельные эксперименты о влиянии ПеЭП 50 Гц напряжением до 500 кВ на гидробионтов Daphnia magna и Scenedesmus quadricauda показали их высокую чувствительность и возможность их использования в качестве тест-систем.

Электромагнитное загрязнение окружающей среды от передающих радиотехнических объектов.

Базовые станции поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными радиотелефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц.

БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых (загрузка) не является постоянной 24 часа в сутки. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения БС, дня недели и др. В ночные часы загрузка БС практически равна нулю.

Мобильный радиотелефон (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453 – 1785 МГц. Мощность излучения МРТ является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи "мобильный радиотелефон – базовая станция", т. е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения МРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125–1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 – 0,2 Вт.

Вопрос о воздействии излучения МРТ на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран, включая Россию, на биологических объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречащим друг другу, результатам. Неоспоримым остается лишь тот факт, что организм человека "откликается" на наличие излучения сотового телефона.

3) Спутниковая связь. Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженной узконаправленный основной луч - главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м² вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м². Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.

4) Теле- и радиостанции. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком.

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части.

Первая часть зоны - это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны - это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

Высокие уровни ЭМП наблюдаются на территориях, а нередко и за пределами размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты. Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует о ее крайней сложности, связанной с индивидуальным характером интенсивности и распределения ЭМП для каждого радиоцентра. В связи с этим специальные исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ.

Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду ультракороткие волны ОВЧ и УВЧ-диапазонов.

Сравнительный анализ санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ "старой постройки" с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят "уголковые" трех- и шестиэтажные антенны ОВЧ-вещания.

5) Радиостанции ДВ (частоты 30 - 300 кГц).

В этом диапазоне длина волн относительно большая (например, 2000 м для частоты 150 кГц). На расстоянии одной длины волны или меньше от антенны поле может быть достаточно большим, например, на расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 500 кВт, работающего на частоте 145 кГц, электрическое поле может быть выше 630 В/м, а магнитное - выше 1,2 А/м.

6) Радиостанции СВ (частоты 300 кГц - 3 МГц).

Данные для радиостанций этого типа говорят, что напряженность электрического поля на расстоянии 200 м может достигать 10 В/м, на расстоянии 100 м - 25 В/м, на расстоянии 30 м - 275 В/м (приведены данные для передатчика мощностью 50 кВт).

7) Радиостанции КВ (частоты 3 - 30 МГц).

Передатчики радиостанций КВ имеют обычно меньшую мощность. Однако они чаще размещаются в городах, могут быть размещены даже на крышах жилых зданий на высоте 10- 100 м. Передатчик мощностью 100 кВт на расстоянии 100 м может создавать напряженность электрического поля 44 В/м и магнитного поля 0,12 Ф/м.

8) Телевизионные передатчики.

Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье интерес представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. В Узбекистане в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.

Электромагнитный смог. Электромагнитные излучения техногенного происхождения являются, источниками физического загрязнения окружающей среды. Возрастание уровня электромагнитного загрязнения в последнее время говорит об электромагнитном смоге (по аналогии с химическим смогом). Электромагнитное загрязнение окружающей среды и химическое загрязнение имеют общие черты: и тот и другой вид предполагает более или менее постоянные уровни, и оба смога могут оказать неблагоприятное влияние на людей, животный и растительный мир.

Электромагнитный смог - это загрязнение среды обитания человека неионизирующими излучениями от устройств использующих, передающих и генерирующих электромагнитную энергию и возникающие из-за несовершенства техники и/или нерационального ее применения.

Электромагнитный смог можно классифицировать на три вида:

– смог открытой местности (уличный),

– смог в помещениях (от осветительной системы),

– смог от устройств мобильной связи.

Электромагнитное загрязнение открытой местности возможно от различных передающих радиотехнических объектов (ПРТО), высоковольтных линий электропередачи, от использования неоновой и иной рекламы, проводов электротранспорта, электрифицированных железных дорог. Чтобы создать достаточно высокие уровни поля на открытой местности, необходимы очень мощные источники. Другое дело, если источником излучения являются антенны с очень узким "коэффициентом направленности действия" и высокой энергией.

Электромагнитный смог от функциональных передатчиков отличается по источнику и по действию, основным источником являются средства сотовой связи – сотовые телефоны и базовые станции связи.

Причиной внутреннего смога в помещениях являются паразитарные наслоения на синусоиду тока промышленной частоты. Известно, что в нашей стране используется две системы электроснабжения: промышленная, трехфазная (380 В), и осветительная, двухфазная (220 В). Правила эксплуатации, соответствующие стандарты требуют заземления всех элементов силовой промышленной сети. Для осветительной сети требование заземления или зануления распространяется только на распределительные устройства – от подстанций 0,4 кВ до распределительных коробок. Розетки, выключатели, большинство приборов не подлежат этому заземлению, и они становятся излучателями паразитарных токов, а практически, источниками электромагнитного смога.

Существующая в нашей стране осветительная сеть до сих пор рассчитана на "линейных" потребителей, которые не требуют каких-либо особых устройств, отводящих лишнюю энергию – она у них не образуется. К категории "линейный потребитель" следует отнести устройства с медленным нагревом и относительным постоянством потребления энергии: ламповые приемники, электрические плитки, утюги и т.д. С конца 50-60-х годов прошлого века в стране появляются "импульсные потребители" – газоразрядные лампы, компьютеры, сканеры и другая оргтехника. Этот вид приборов и устройств отличается тем, что они потребляют электроэнергию импульсами. При этом каждый импульс вызывает ответные возмущения в самой осветительной сети, что и приводит к паразитарным наслоениям на синусоиду электрического тока.

Характерной чертой электромагнитного загрязнения городов становиться его многочастотность и многофакторность, когда на определенный участок городской территории оказывают воздействие несколько источников излучения с разными частотами, интенсивностью и местами расположения. Имеющаяся в распоряжении специализированных подразделений санэпидемнадзора измерительная аппаратура обладает существенным недостатком - ее применении в случае многочастотного воздействия весьма проблематично. Проведение достоверных измерений становится возможным лишь при отключении всех ПРТО за исключением контролируемого, что в пределах крупного урбанизированного центра практически невозможно.

Недооценка электромагнитных полей, как загрязняющего окружающую среду фактора, привела к ухудшению экологической ситуации в стране, что следует связывать также: с недостаточностью до 1994–1996 гг. научно обоснованной нормативно-методической базы оценки степени загрязнения окружающей среды электромагнитными полями; с преобладанием ведомственных, коммерческих и потребительских подходов к использованию технических средств, излучающих электромагнитную энергию в окружающую среду; со слабой материально-технической базой электромагнитного мониторинга; с отсутствием должного внимания к экологическому воспитанию, образованию и просвещению не только населения, но и специалистов.

Механизм действия электромагнитного излучения на живые организмы до сих пор окончательно не расшифрован. Существует несколько гипотез, объясняющих биологическое действие электромагнитного поля. В основном они сводятся к индуцированию токов в тканях и непосредственному воздействию поля на клеточном уровне, в первую очередь с его влиянием на мембранные структуры. Предполагается, что под действием электромагнитного поля может изменяться скорость диффузии через биологические мембраны, ориентация и конформация биологических макромолекул, кроме того, состояние электронной структуры свободных радикалов. По-видимому, механизмы биологического действия электромагнитного поля имеют, в основном, неспецифический характер и связаны с изменением активности регуляторных систем организма.

В мировой практике исследований различают два вида воздействия электромагнитных полей на биологические объекты:

– тепловое действие, к которому относят потери на токи проводимости и смещения в тканях организма, обладающих конечным удельным сопротивлением, отражение на границах раздела и, в частности, на границе "воздух – ткань", глубину проникновения в ткани, стоячие волны в замкнутых объемах, перераспределение энергии через кровь;

– специфическое действие, которое проявляется во множестве явлений и эффектов, например, резонансное поглощение электромагнитной энергии белковыми молекулами (это объясняет мутагенные явления), прямое и непрямое воздействие на центральную нервную систему, нервно-мышечные эффекты, явление "жемчужной нити" (выстраивание суспензированных молекул параллельно силовым линиям поля, что приводит к разрывам молекулярных связей), поляризация молекул и др.

Известно, что биологическая активность электромагнитных излучений возрастает с уменьшением длины волны, что приводит к большей "агрессивности" действия полей радиочастот по сравнению с полями промышленной частоты.

Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. При этом следует ожидать, что биологическая активность ЭМП будет различной в отношении экосистем, обладающих различной устойчивостью (толерантностью) к действию этого фактора. Известно, что существуют природные экосистемы с очень хрупкой организацией, когда малейшее вмешательство человека вызывает серьезные нарушения в функционировании сообщества, и на восстановление гомеостаза требуется длительное время. В этом случае техногенные ЭМП могут оказаться лимитирующим для экосистемы фактором и сильно изменить ее свойства.

При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. Поглощение ЭМП в тканях организма связано с преобразованием электромагнитной энергии в тепловую. Но заметный нагрев тканей возможен лишь при достаточно высоких напряженностях ЭМП - более 10 мВт/см². Однако реакция живых организмов регистрируется при более низких интенсивностях ЭМП, которую нельзя объяснить с энергетических позиций. При относительно низком уровне ЭМП принято говорить об информационном воздействии. Понятие информационное воздействие означает формирование биологического эффекта за счет энергии самого организма, внешнее воздействие дает только толчок "информацию" для развития реакции организма.

Источником электромагнитного поля в жилых помещениях является разнообразная электротехника - холодильники, утюги, пылесосы, электропечи, телевизоры, и т.д. На электромагнитную обстановку квартиры влияют электротехническое оборудование здания, трансформаторы, кабельные линии. Электрическое поле в жилых домах находится в пределах 1-10 В/м. Однако могут встретиться точки повышенного уровня, например, незаземленный монитор компьютера .

Замеры напряженности магнитных полей от бытовых электроприборов показали, что их кратковременное воздействие может оказаться даже более сильным, чем долговременное пребывание человека рядом с линией электропередачи. Если отечественные нормы допустимых значений напряженности магнитного поля для населения от воздействия линии электропередачи составляют 1000 мГс, то бытовые электроприборы существенно превосходят эту величину.

Индукция магнитного поля от электроплит типа "Электра" на расстоянии 20-30 см от передней панели - там, где стоит хозяйка, - составляет 1-3 мкТл. У конфорок, оно, естественно, больше. А на расстоянии 50 см уже неотличимо от общего поля в кухне, которое составляет около 0,1-0,15 мкТл.

Невелики и магнитные поля от холодильников и морозильников. Так, по данным Центра электромагнитной безопасности (Россия), у обычного бытового холодильника поле выше предельно допустимого уровня (0,2 мкТл) возникает в радиусе 10 см от компрессора и только во время его работы. Однако у холодильников, оснащенных системой "no frost", превышение предельно допустимого уровня можно зафиксировать на расстоянии метра от дверцы.

Микроволновая печь (или СВЧ-печь) в своей работе использует для разогрева пищи электромагнитное поле, называемое также микроволновым излучением или СВЧ-излучением. Рабочая частота микроволновых печей составляет 2,45 ГГц. По различным причинам часть электромагнитного поля, предназначенного для разогрева пищи, проникает наружу, особенно интенсивно, как правило, в районе правого нижнего угла дверцы.

В Узбекистане действуют санитарные нормы безопасности для СВЧ-печей. Согласно этим санитарным нормам, величина мощности потока энергии электромагнитного поля не должна превышать 10 мкВт/см² на расстоянии 50 см от любой точки корпуса печи при нагреве 1 л воды.

Кроме СВЧ-излучения работу микроволновой печи сопровождает интенсивное магнитное поле, создаваемое током промышленной частоты 50 Гц. Для населения уровень магнитного поля промышленной частоты в нашей стране до сих пор не ограничен, несмотря на его существенное воздействие на организм человека при продолжительном облучении. В бытовых условиях однократное кратковременное включение (на несколько минут) не окажет существенного влияния на здоровье человека. Однако сейчас бытовая микроволновая печь часто используется для разогрева пищи в кафе и других производственных условиях, при этом работающий с ней человек попадает в ситуацию хронического облучения магнитным полем промышленной частоты. В таком случае на рабочем месте необходим обязательный контроль магнитного поля промышленной частоты и СВЧ- излучения.

Неожиданно малыми оказались поля от мощных электрических чайников. Так, на расстоянии 20 см от чайника "Tefal" поле составляет около 0,6 мкТл, а на расстоянии 50 см неотличимо от общего электромагнитного поля в кухне.

У большинства утюгов поле выше 0,2 мкТл обнаруживается на расстоянии 25 см от ручки и только в режиме нагрева.

Зато поля стиральных машин оказались достаточно большими. Например, у малогабаритной "Спини" поле на частоте 50 Гц у пульта управления составляет более 10 мкТл, на высоте 1 метра - 1 мкТл, сбоку на расстоянии 50 см-0,7 мкТл. В утешение можно заметить, что большая стирка - не столь частое занятие, да и при работе автоматической или полуавтоматической стиральной машины хозяйка может отойти в сторонку или просто выйти из ванной. Еще больше поле у пылесоса. Оно порядка 50мкТл. Впрочем, здесь тоже есть утешительное обстоятельство: пылесос обычно таскают за шланг и находятся от него достаточно далеко. Рекорд держат электробритвы. Их поле измеряется сотнями мкТл. Таким образом, бреясь электробритвой, убивают сразу двух зайцев: приводят себя в порядок и попутно проводят магнитную обработку лица.

Западная промышленность уже реагирует на повышающийся спрос к бытовым приборам и персональным компьютерам, чье излучение не угрожает жизни и здоровью людей, рискнувших облегчить себе жизнь с их помощью.

Реально создаваемое ЭМИ в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа (рис. 3). Как было отмечено выше, при удалении от потенциального источника ЭМИ уровень поля убывает. Все ниже приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.

Значения магнитного поля тесно связаны с мощностью прибора - чем она выше, тем выше магнитное поле при его работе. Значения электрического поля промышленной частоты практически всех электробытовых приборов не превышают нескольких десятков В/м на расстоянии 0,5 м, что значительно меньше ПДУ 500 В/м.

Распространение магнитного поля промышленной частоты от бытовых электрических приборов (выше уровня 0,2 мкТл)

Табл. 5.1

Источник	Расстояние, на котором фиксируется величина больше 0,2 мкТл
Холодильник, оснащенный системой «No frost» (во время работы компрессора)	1,2 м от дверцы; 1,4 м от задней стенки
Холодильник обычный (во время работы компрессора)	0,1 м от мотора
Утюг (режим нагрева)	0,25 м от ручки
Телевизор 14”	1,1 м от экрана; 1,2 м от боковой стенки.
Электрорадиатор	0,3 м
Торшер с двумя лампами по 75 Вт	0,03 м (от провода)
Электродуховка	0,4 м от передней стенки
Аэрогриль	1,4 м от боковой стенки

Основным документом, устанавливающим требования к ПДУ ЭМП бытовых приборов являются “Межгосударственные санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях”. Для отдельных видов товаров установлены свои нормы: “Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами”, “Предельно допустимые нормы напряженности электромагнитного поля, создаваемые индукционными бытовыми печами, работающих на частоте 20-22 кГц”, “ПДУ плотности потока энергии, создаваемой электромагнитными печами”. Значения ПДУ ЭМП для бытовой техники приведены в табл. 5.2.

Предельно допустимые уровни электромагнитного поля для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП

Табл. 5.2

Источник	Диапазон	Значение ПДУ	Примечание
Индукционные Печи	20-22 кГц	500 В/м 4 АУм	Условия измерения: расстояние 0,3 м от корпуса
СВЧ печи	2,45ГГц	10 мкВт/см²	Условия измерения: расстояние 0,50 м от любой точки, при нагрузке 1 литр воды
Персональный компьютер	5 Гц-2 кГц	Епд_У= 25 В/м Впд_У= 250 нТл	Условия измерения: расстояние 0,5 м вокруг монитора ПЭВМ
	2-400 кГц	Едд_У= 2,5 В/м Вдд_У= 25 нТл	Условия измерения: расстояние 0,5 м вокруг монитора ПЭВМ
	Поверхностный электростатичес кий потенциал	V = 500 В	Условия измерения: расстояние 0,1 м от экрана монитора ПЭВМ
Прочая продукция	50 Гц	Е = 500 В/м	Условия измерения: расстояние 0,5 м от корпуса изделия
	0,3-300 кГц	Е = 25 В/м
	0,3-3 МГц	Е = 15 В/м
	3-30 МГц	Е= 10 В/м
	30-300 МГц	Е = 3 В/м
	0,3-30 ГГц	ППЭ = 10 мкВт/см²

Работа средств вычислительной техники сопровождается электромагнитными излучениями, которые являются источниками опасного сигнала и способны образовать канал утечки информации. В виду широкого использования персональных компьютеров на рабочем месте и дома, рассмотрим этот источник ЭМИ более подробно.

Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т. п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации называемое по-разному - монитор, дисплей. Как правило, в его основе - устройство на базе электронно-лучевой трубки. Персональные компьютеры часто оснащают сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Источник	Диапазон частот (первая гармоника)
Монитор. Сетевой трансформатор блока питания	50 Гц
Статический преобразователь напряжения в импульсном блоке питания	20-100 кГц
Блок кадровой развертки и синхронизации	48-160 Гц
Блок строчной развертки и синхронизации	15-110 кГц
Ускоряющее анодное напряжение монитора (только для мониторов с ЭЛТ)	0 Гц (электростатика)
Системный блок	50 Гц-1000 МГц
Устройства ввода/вывода информации	0 Гц, 50 Гц
Источники бесперебойного питания	50 Гц, 20-100 кГц

Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц, электрическую (Е) и магнитную (И) составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка Е и Н производится раздельно. Пример спектральной характеристики ПК в диапазоне 10Гц-400кГц приведен на рис. 3.

Рис. 3. Спектральная характеристика излучения монитора в диапазоне 10 Гц-400 кГц

Основным источником информационного сигнала, представляющего собой высокочастотное электромагнитное излучение, является дисплей. В подавляющем большинстве персональных компьютеров основным средством оперативного отображения информации является дисплей, созданный на базе электронно-лучевой трубки. Для формирования изображений, наблюдаемых на экране монитора, в составе ПК имеется специальная видеосистема. Ее основу составляют специализированные схемы для генерирования электрических сигналов, управляющих монитором. Эти схемы получили наименование видеоадаптеров (далее - просто адаптеры). Адаптер по существу - это буферное устройство между компьютером и монитором.

На плате адаптера установлены микросхемы ПЗУ знакогенератора, программируемого контроллера, видеопамяти (или видеобуфера) и другие. Схемы адаптера формируют сигналы, управляющие той информацией, которая выводится на экран монитора. Для этого во всех видеосистемах имеется видеобуфер. Он представляет собой область оперативной памяти, которая предназначена только для хранения текста или графической информации, выводимой на экран. Основная функция видеосистемы заключается в преобразовании данных из видеобуфера в те сигналы, которые управляют монитором и, в конце концов, формируют наблюдаемое на экране монитора изображение.

Следует отчетливо представлять, что любое текстовое или графическое изображение на экране состоит из огромного множества дискретных точек, называемых пикселами. Количество точек определяется конструкцией адаптера и в разных адаптерах различно, в зависимости от того, какое количество точек отводится на формирование знакоместа и собственно знака изображения.

Частота или скорость вывода пикселов в видеосистеме определяется аппаратно. Она называется частотой точек. Генератор, формирующий сигнал с этой частотой, называется задающим тактовым генератором.

Экспериментальные исследования показали, что излучение дисплея имеет в своем составе широкополосную и узкополосную составляющие. Уровень широкополосного излучения дисплея зависит от числа букв на экране, уровень узкополосной составляющей определяется системой синхронизации и частотой повторения светящихся точек - частотой следования импульсов.

Безопасность человека при работе с ПЭВМ зависит от двух групп параметров: эргономических и эмиссионных. Эмиссионные параметры - это уровни электростатического и электромагнитного, рентгеновского и ультрафиолетового излучений. Образующийся на экранах электростатический потенциал и вызванная им концентрация положительных ионов и заряженных частичек пыли и табачного дыма в зоне между пользователем и дисплеем приводят при продолжительной работе к нарушениям физиологических процессов и заболеваниям. Вокруг действующих дисплеев и персональных компьютеров (ПК) возникают низкочастотные, а в последнее время и все, более высокочастотные электромагнитные поля .

Частичную защиту от излучений в направлении пользователя могут обеспечить качественные фильтры. Однако следует отметить, что установка фильтров, уменьшая электрическую составляющую ЭМП в непосредственной близости от экрана, может вследствие перераспределения поля привести к увеличению поля на расстояниях более 1-1,5 м от экрана по оси ЭЛТ и изменить соотношение полей по сторонам от него.

Магнитная составляющая ЭМП при установке фильтра практически не изменяется. Для того чтобы ее подавить, в дисплее должны быть приняты специальные меры по компенсации полей отклоняющей системы, трансформаторов схем развертки и электропитания, что является достаточно дорогой и сложной процедурой.

По данным специалистов, низкочастотные излучения ПК могут быть опасными для здоровья при продолжительном облучении. К сожалению, сегодня не установлены конкретные количественные связи между уровнями, диапазонами частот излучений ПК и теми или иными заболеваниями. Можно лишь утверждать, что электростатические поля, неизменно существующие у дисплеев, безусловно, сказываются на здоровье человека из-за нарушения ионного состава воздуха.

Максимальные зафиксированные на рабочих местах пользователей ПК значения полей приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Максимальные зас	шксированные на рабочем месте значения ЭМП
Вид поля, диапазон частот, единица измерения напряженности поля	Значение напряженности поля
	по оси экрана	вокруг монитора
Электрическое поле, 100 кГц-300 МГц, В/м	17,0	24,0
Электрическое поле, 0,02-2 кГц, В/м	150,0	155,0
Электрическое поле, 2-400 кГц В/м	14,0	16,0
Магнитное поле, 0,02-2 кГц, мА/м	550,0	600,0
Магнитное поле, 2-400 кГц, мА/м	35,0	35,0
Электростатическое поле, кВ/м	22,0	-

Наличие в помещении нескольких компьютеров со вспомогательной аппаратурой и системой электропитания создает сложную картину ЭМИ. Рис. 4 иллюстрирует типичный пример распределение магнитного поля промышленной частоты в помещении компьютерного зала. Очевидно, что электромагнитная обстановка в помещениях с компьютерами крайне сложная, распределение полей неравномерное, а уровни достаточно высоки, чтобы говорить об опасности их биологического действия .

Рис. 4. Пример типичного распределения магнитного поля в диапазоне 5 Гц-2 кГц в помещении, оснащенном компьютерами

Заметный вклад в общее электростатическое поле вносят электризующиеся от трения поверхности клавиатуры и мыши. Эксперименты показывают, что даже после работы с клавиатурой, электростатическое поле быстро возрастает с 2 до 12 кВ/м. На отдельных рабочих местах в области рук регистрировались напряженности статических электрических полей более 20 кВ/м.

По мнению ряда исследователей, электростатическое поле ПК напряженностью 15 кВ/м при одночасовой экспозиции играющих на компьютере подростков усиливает возбудительные процессы в центральной нервной системы и сдвигает вегетативный гомеостаз в сторону симпатического преобладания .

5.5 Возможные механизмы биологического действия

Проведенный анализ литературы показал, что до настоящего времени в Узбекистане не проводилось комплексных и методически грамотных исследований воздействия ЭМП различных источников на окружающую среду. Как правило, в работах изучается реакция отдельных особей или различных видов живых организмов на воздействие ЭМП.

Основное внимание в проведенных исследованиях уделялось изучению непосредственного влияния электромагнитного излучения на биологические объекты и обработке данных медицинской статистики в районах повышенного электромагнитного риска, но нет работ по изучению состояния и функционирования экосистем в целом в условиях действия ЭМП. Комплексным оценкам влияния "вклада" каждого конкретного источника электромагнитного загрязнения с учетом экологической, ландшафтной, демографической, градостроительной и иных особенностей должного внимания не уделялось. А именно эти оценки позволяют определить зоны воздействия каждого конкретного источника загрязнения, возможный экономический ущерб, разработать комплекс мер по его предотвращению, что отвечает условиям дальнейшей экологизации социально-экономических отношений.

Глава 6. Влияние источников искусственного освещения на компоненты экосистем

Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зеленой части спектра. В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг.

Многие виды животных способны видеть излучение, не видимое человеческому глазу, то есть не входящему в видимый диапазон. Например, пчелы и многие другие насекомые видят свет в ультрафиолетовом диапазоне, что помогает им находить нектар на цветах. Растения, опыляемые насекомыми, оказываются в более выгодном положении с точки зрения продолжения рода, если они ярки именно в ультрафиолетовом спектре. Птицы также способны видеть ультрафиолетовое излучение (300—400 нм), а некоторые виды имеют даже метки на оперении для привлечения партнёра, видимые только в ультрафиолете.

Приведенные выше данные свидетельствуют о влиянии ЭМП широкого диапазона частот и разной интенсивности на состояние и функционирование компонентов экосистем. Воздействие ЭМП даже нетеплового уровня, отличающегося от параметров естественного фона, вызывают обратимые изменения регуляции физиологических процессов: у животных – изменение интенсивности обменных процессов, иммунной активности и т.п.; у растений – изменения процессов роста, газообмена, поглощения минеральных веществ и т.п. Под влиянием ЭМП изменяется и поведение животных – их двигательная активность, ориентация в пространстве, способность к выработке условных рефлексов.

Кроме того, имеются виды и сообщества живых организмов, отличающихся повышенной чувствительностью к действию ЭМП, которые при проведении мониторинга могут служить биоиндикаторами электромагнитного загрязнения среды.

Электромагнитное загрязнение может оказать непоправимый ущерб окружающей среде. Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах.

Можно выделить основные виды источников ЭМП в окружающей среде: источники низкочастотного (0-3 кГц) и радиочастотного (3кГц–300 ГГц) ЭМП, а также источники искусственного освещения (400–790 ТГц).

6.1 Оптическое излучение

Теперь обратим свое внимание на так называемом "оптическом излучении". Под этим термином мы понимаем волны видимого человеческому глазу диапазоне волн. Этот диапазон расположен в пределах 0,4-0,77 мкм. Также к оптическому излучению относят инфракрасное (ИК), которое находится в диапазоне 0,11-0,1 мкм и ультрафиолетовое, которое соответственно находится в пределах 0,4-0,5 мкм. Поэтому мы можем понять, что со стороны длинных волн между оптическим и СВЧ диапазона находится малоизученный диапазон субмиллиметровых волн, которые занимают участок диапазона 1,0-0,1 мм. Этот диапазон является весьма неудобным для практического использования. Со стороны коротких волн находится рентгеновское излучение. Источники излучения ИК диапазона можно увидеть везде в быту и в производстве. Это большое количество элементов и узлов радиоаппаратуры, полупроводниковые и квантовые приборы, трансформаторы, и многие другие.

6.2 ЭМИ от искусственных осветителей

Сейчас на рынке известно много видов ламп. Но рассматриваются только три основных вида: лампы накаливания, люминесцентные лампы, и светодиоды.

Лампа накаливания — электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника (тела накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура проводника резко возрастает после включения тока. Тело накала излучает электромагнитное тепловое излучение. Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов. При температуре 5770 K (температура поверхности Солнца) свет соответствует спектру Солнца. Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света, и тем более «красным» кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводимости и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. Температура в 5770 К недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

Для оценки данного качества света используется так называемая цветовая температура. При достижимых практически температурах 2300—2900 °K излучается далеко не белый и не дневной свет. По этой причине лампы накаливания испускают свет, который кажется более «жёлто-красным», чем дневной свет. Однако лампа — точечный источник, поэтому человеку свойственнее сопоставлять её свет со светом, к примеру, костра или свечи, чем с масштабным солнечным. Поэтому свет такой температуры не вызывает раздражения при длительном использовании.

В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине тело накала помещено в колбу, из которой в процессе изготовления лампы откачивается воздух. Первые изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампы малой мощности (для ламп общего назначения — до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной колбе. Колбы более мощных ламп наполняют инертным газом (азотом, аргоном или криптоном). Повышенное давление в колбе газонаполненных ламп резко уменьшает скорость испарения вольфрама, благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить температуру тела накаливания, что позволяет повысить КПД и приблизить спектр излучения к белому. Колба газонаполненной лампы не так быстро темнеет за счёт осаждения материала тела накала, как у вакуумной лампы.

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который в свою очередь светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Наиболее распространены газоразрядные ртутные лампы высокого и низкого давления. Лампы высокого давления применяют в основном в уличном освещении и в осветительных установках большой мощности, в то время как лампы низкого давления применяют для освещения жилых и производственных помещений.

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает низкотемпературный дуговой разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению ультрафиолетового излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает ультрафиолетовое излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.

Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом или контактом металл-полупроводник, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его спектральные характеристики зависят, в том числе от химического состава использованных в нём полупроводников. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Лучшие излучатели относятся к прямозонным полупроводникам (то есть таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), типа AIIIBV (например, GaAs или InP) и AIIBVI (например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).

6.3 Критерии экологического нормирования освещения.

Нормирование качества освещения проводится с целью установления предельно допустимых значений факторов воздействия на окружающую среду, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранения генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.

Рисунок 5 - Условная кривая изменений показателей жизнедеятельности организма от интенсивности освещения.

Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зеленой части спектра.

Основным критерием экологического нормирования освещения может служить положение, в соответствие с которым безопасным считается освещение такой интенсивности, при обязательном условии освещения в режиме «оптимальных условий» (см. рис. 5).

Исследуя источники искусственного освещения, мы констатируем факты, что излучения люминесцентных эконом ламп выходят за пределы оптимальной освещённости для человека. Её излучение приближено к фиолетовому (ультрафиолетовому). Диапазон излучения ламп находящем в неблагоприятной зоне для человека, т.е. в зоне стресса (см. рис.5).

Особое внимание необходимо обратить на меры безопасности эксплуатации люминесцентных эконом ламп.

Меры предосторожности: при окончании срока эксплуатации лампы могут взрываться, разрушаются колбы, даже происходит пробой в месте соединения колбы с керамическим креплением. Они могут быть очень опасными для человека, так как может произойти взрыв, лампы плавятся, издавая едкий запах, у них большая температура патрона. Поэтому нужна не только отдельная утилизация, а и указания последствий в инструкциях.

Не допустима эксплуатация люминесцентных эконом ламп без закрытых плафонов, особенно в учебных заведениях.

Эти замечания необходимо указывать в инструкциях и на упаковках ламп.

Глава 7. Специфика мероприятий по ЗНиТ в условиях электромагнитного загрязнения

7.1 Организационные мероприятия в условиях электромагнитного загрязнения

1) Планирование ЗНиТ от воздействия ЭМИ (в мирное и военное время) должно осуществляться на основе правовых и нормативно-технических документов. Вопросы электромагнитной безопасности должны фиксироваться в документах органов исполнительной власти различных уровней и органов управления РСЧС.

2) Обеспечение оптимальных вариантов расположения объектов, являющихся источниками излучения, и объектов, оказывающихся в зоне воздействия. Защита рациональным (оптимальным) размещением подразумевает определение санитарно-защитных зон, зон недопустимого пребывания на этапах проектирования. В этих случаях для определения степени снижения воздействия в каком-то пространственном объеме используют специальные расчетные, графоаналитические, инструментальные (стадия экспериментальной эксплуатации) методы.

3) Организация труда и отдыха персонала с целью снизить до минимума время пребывания в условиях воздействия. Такая защита «временем» предусматривает нахождение в контакте с излучением только по служебной необходимости с четкой регламентацией по времени и пространству совершаемых действий; автоматизацию работ; уменьшение времени настроечных работ и т. д. В зависимости от воздействующих уровней (инструментальный и расчетный методы оценки) время контакта с ними определяется в соответствии с действующими нормативными документами.

4) Применение средств наглядного предупреждения о наличии того или иного излучения, вывешивание плакатов с перечнем основных мер предосторожности (на рабочих местах), проведение инструктажей, лекций по безопасности труда при работе с источниками излучений и профилактике их неблагоприятного и вредного воздействия. Большую роль в организации защиты играют объективная информация об уровнях интенсивности излучения приборов, четкое представление об их возможном влиянии на состояние здоровья человека, а также предоставление населению перечня рекомендаций по эксплуатации приборов (источников ЭМИ).

5) Постоянный контроль электромагнитной обстановки путем проведения мониторинга. Для наблюдения за электромагнитной обстановкой используются различные приборы и системы контроля и измерения (см. приложение 2).

6) Обязательное медицинское освидетельствование при приеме на работу, последующие периодические медицинские обследования, что позволяет выявить ранние нарушения в состоянии здоровья персонала, отстранить от работы при выраженных изменениях состояния здоровья.

7) Обеспечение персонала объектов, имеющих источники ЭМИ, и населения средствами индивидуальной защиты .

Индивидуальные средства защиты предназначены для предотвращения воздействия на организм человека ЭМИ с уровнями, превышающими предельно допустимые, когда применение иных средств невозможно или нецелесообразно. Они могут обеспечить общую защиту, либо защиту отдельных частей тела (локальная защита). Обобщенные сведения об индивидуальных средствах защиты от действия ЭМИ представлены в

табл. 7.1.

Таблица 7.1 Специальные средства защиты от действия ЭМИ

Наименование средства	Электромагнитные излучения		Электромагнитные излучения ПЧ
Наименование средства	РЧ	СВЧ	Электромагнитные излучения ПЧ
Одежда	Не применяется	Радиозащитные костюмы, комбинезоны, халаты, фартуки, куртки из ткани х/б с микропроводом, арт. 7289, СТУ-36-12-199-63; арт. 4381.	Костюмы, комбинезоны из тканевого волокна в сочетании с экранирующим проводящим слоем с удельным поверхностным сопротивлением не более 10 кОм, ГОСТ 12.4.172-87
Обувь	Не применяются	Бахилы из ткани х/б с микропроводом, арт. 7289 СТУ-36-12-169-63; арт. 4381	Ботинки, полуботинки токопроводящие, ТУ 17-06-71-82; ботинки ТУ 17-06-82-83; сапоги, полусапоги, галоши резиновые повышенной электропроводимости, ТУ 38.106419-82
Средства защиты рук	Не применяются	Рукавицы из ткани х/б с микропроводом, арт. 7289 СТУ-36-12-169-бЗ; арт. 4381	Рукавицы, перчатки из электропроводящей ткани
Средства защиты головы, лица, глаз	Не применяется	Очки защитные закрытые с прямой вентиляцией, ОРЗ-5, ТУ 64-1-2717-81; шлемы, капюшоны, маски из радиоотражающих материалов	Металлические либо пластмассовые металлизированные каски; шапки-ушанки с прокладкой из токопроводящей ткани
Инструменты, приспособления, устройства	Дистанционное управление	Дистанционное управление	Индивидуальные съемные экраны
Индивидуальное заземление	Применяется	Применяется	Применяется

Индивидуальные средства защиты могут конструироваться по принципу тотальной (комбинезоны в комплекте со шлемами, масками, бахилами, перчатками) либо локальной защиты (очки, фартуки, шлемы, капюшоны и д.р.). Сам принцип использования СИЗ предусматривает их непродолжительное ношение, как правило, при аварийных ситуациях, испытаниях радиоизлучающих средств, выполнении ремонтных работ в зоне облучения при невозможности остановки аппаратуры, генерирующей ЭМИ. Поступающие на снабжение СИЗ от ЭМИ далеки от совершенства и сами по себе нуждаются в дальнейшей разработке, в том числе поиске новых видов материалов для изготовления. Существующие СИЗ неудобны в эксплуатации (например, радиозащитный комбинезон весьма тяжел и неудобен, требует специального заземления).

Защитные очки. К индивидуальным средствам локальной защиты можно отнести шлем, маски, очки, которые применяются как отдельно, так и в комплексе с другими средствами индивидуальной защиты. Линзы очков изготавливают из специального стекла (например, покрытого двуокисью олова - ТУ 166-63), вырезанные в виде эллипсоидов с размером полукруга 25х17 мм и вставленные в оправу из пористой резины с вшитой в нее металлической сеткой.

Для изготовления защитного стекла можно использовать различные материалы. Это зависит от степени их оптической прозрачности и защитных свойств для определенных частот ЭМИ (табл.7.2). Защитные свойства очков оцениваются по степени затухания применённого стекла. Следует иметь в виду, что защиту очками до 10 дБ можно получить лишь на частоте излучения более 3 ГГц. При более низких частотах (менее 1-2 ГГц) они бесполезны. Поэтому в перспективе при разработке СИЗ от ЭМИ защита глаз, области лица должна быть тотальной по типу шлема со светопрозрачным участком на уровне глаз, но обладающим достаточным радиозащитным свойством в широком диапазоне частот, включая 1-2 ГГц.

Характеристика защитных свойств различных покрытий, используемых при изготовлении радиозащитных очков

Таблица 7.2 от СВЧ излучений ( Egan W . Q , 1957)

Наименование защитного материала	Толщина покрытия	Сквозное затухание микроволн (дБ) на частотах			Оптическая прозрачность
Наименование защитного материала	Толщина покрытия	5.9 ГГц	9.7 ГГц	18.8 ГГц	Оптическая прозрачность
Золотая пленка	11 ммк	6,4	10,0	21,0	49
Золотая пленка	30 ммк	28,0	30,0	40,0	24
Золотая пленка	75 ммк	34,0	40,0	57,8	3,2
Медная сетка	8 яч./см	30,0	27,0	27,0	50
Свинцовое стекло	8.3 мм	5,2	6,0	8,0	85
Люсит	5.0 мм	1,0	3,0	6,0	92
Стекло с проводящим покрытием	150 ммк	8,0	8,0	8,0	85
Стекло с проводящим покрытием 70 Ом	300 ммк	10,4	10,0	9,0	80
Стекло с проводящим покрытием 150 Ом	1.5 ммк	20,4	19,2	31,0	45
Стекло с окисно-металлизированной пленкой ту 166-63	-	20,0	20,0	20,0	73

Защитные маски. Защитные маски изготавливаются из любого светопрозрачного материала с включением в него каких-либо радиоотражающих структур: напыление металлом, пленки из окислов металлов, покрытие из металлизированных сеток.

Форма и размер маски выбираются так, чтобы величина дифракционного затухания на уровне глаз была не менее затухания защитного материала. С целью обеспечения дыхания и теплообмена в защитной маске по ее периметру делают перфорационные отверстия, размер и частота которых должны соответствовать соответствующим нормам. Для повышения затухания ЭМИ перфорационным материалом внутреннюю поверхность отверстий по всей толщине маски покрывают радиозащитным материалом.

Защитные шлемы, фартуки, куртки, бахилы. Чтобы обеспечить необходимую эффективность защиты, шлемы, фартуки, куртки, бахилы и другие элементы локальной защиты изготавливают с учетом всех требований сквозного, дифракционного затухания.

В практической деятельности необходимо иметь в виду, что защитные свойства материалов от ЭМИ и изделий из них - не одно и то же. Это связано с различными радиочастотными свойствами защитных изделий в целом, наличием мест стыков отдельных частей конструкций. Неизбежным является появление резонансных эффектов, свойственных различным неровностям на изделиях, размеры которых кратны длине волны действующего ЭМИ. Надо отметить, что если пренебречь данными эффектами, то сквозное затухание какого-либо материала всегда больше его сквозного затухания в конструкции. Хотя большинство методов измерений рассчитано только на определение экранирующих свойств материалов, они пригодны и для изделий в целом.

Глава 8. Рекомендации населению

Основные рекомендации по электромагнитной безопасности населения.

а) Рекомендации для пользователей компьютеров. При покупке компьютера необходимо придерживаться следующих правил.

· Не приобретать компьютеры без сертификата соответствия Госстандарта Узбекистана.

· При наличии сертификата неплохо бы убедиться в его подлинности.

· По возможности следует ознакомиться с протоколами испытаний для получения информации о реальных характеристиках персонального компьютера.

· При возникновении вопросов, связанных с подлинностью сертификата или каких-либо других, следует обращаться за разъяснениями в орган по сертификации.

· По возможности следует получить информацию обо всех мерах, принятых для снижения электромагнитного излучения компьютера.

· Следует отдавать предпочтение мониторам, корпус которых изготовлен из композитных материалов с применением металлических включений (волокна, чешуйки). При этом наполнители из алюминия и нержавеющей стали представляются наиболее предпочтительными с точки зрения эффективности экранирования электромагнитного излучения.

· Выбор защитного экрана. Чтобы сделать рациональный выбор защитного экрана необходимо иметь полную информацию об излучательных характеристиках персонального компьютера. Если электромагнитное излучение от компьютера удовлетворяет требованиям международных стандартов, то нет необходимости в приобретении фильтра, снижающего электромагнитное излучение, а необходим антибликовый фильтр и фильтр, снимающий электростатический потенциал. Если невозможно получить точную информацию о реальных излучательных характеристиках компьютера, то даже при наличии сертификата соответствия Госстандарта Узбекистана необходимо использование защитного экрана для снижения электромагнитного излучения компьютера до безопасных значений. При этом визуальные характеристики экрана должны соответствовать условиям работы конкретного оператора. Желательно проведение добровольной сертификации экрана на соответствие техническим условиям. Следует, однако, помнить, что испытания экранов должны проводиться только в комплексе с монитором, на котором будет установлен данный экран.

б) Рекомендации при использовании сотовых телефонов.

· Не пользуйтесь сотовым телефоном без необходимости.

· Разговаривайте непрерывно не более 3 – 4 минут.

· Не допускайте, чтобы сотовым телефоном пользовались дети; при покупке выбирайте сотовый телефон с меньшей максимальной мощностью излучения.

· В автомобиле используйте телефон совместно с системой громкоговорящей связи «hands-free» с внешней антенной, которую лучше всего располагать в геометрическом центре крыши.

в) Рекомендации при использовании микроволновых печей.

Проверяйте при покупке в Гигиеническом заключении (или соответствующем сертификате) запись о соответствии микроволновой печи санитарным нормам СН № 2666-83 «Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами».

Учитывая специфику микроволновой печи, целесообразно, включив ее, отойти на расстояние не менее 1,5 метра - в этом случае гарантированно электромагнитное излучение вас не затронет вообще.

При покупке микроволновой печи при прочих равных заявленных условиях надо выбирать печь с меньшим энергопотреблением - она создает меньший уровень магнитного поля промышленной частоты.

г) Электромагнитная безопасность при эксплуатации бытовых приборов.

Приобретая бытовую технику, проверяйте в Гигиеническом заключении (сертификате) отметку о соответствии изделия требованиям «Межгосударственных санитарных норм допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях», МСанПиН 001-96.

Используйте технику с меньшей потребляемой мощностью: магнитные поля промышленной частоты будут меньше при прочих равных условиях.

К потенциально неблагоприятным источникам магнитного поля промышленной частоты в квартире относятся холодильники с системой «без инея», некоторые типы «теплых полов», нагреватели, телевизоры, некоторые системы сигнализации, различного рода зарядные устройства, выпрямители и преобразователи тока – спальное место должно быть на расстоянии не менее 2-х метров от этих предметов, если они работают во время Вашего ночного отдыха;

При размещении в квартире бытовой техники руководствуйтесь принципами, приведенными на рисунках 6 и 7.

Вывод. Во второй главе была рассмотрена специфика мероприятий по защите населения и территорий в условиях повышенного уровня электромагнитного излучения. Были изложены необходимые организационные мероприятия, а также основные рекомендации по электромагнитной безопасности населения.

Рис.6. Вариант неправильного размещения бытовых электроприборов в помещении квартиры

Рис.7. Вариант правильного размещения бытовых электроприборов в помещениях квартиры .

Организационные мероприятия включают в себя планирование защиты населения и территорий, мониторинг электромагнитной обстановки, организацию графика работы с целью свести к минимуму время пребывания в зоне повышенного уровня электромагнитного излучения, обеспечение оптимального расположения объектов (источников ЭМИ), создание систем оповещения и инструктирование населения. Однако весь комплекс организационных мероприятий не ограничивается вышеизложенным списком.

Рекомендации населению включают советы, касающиеся покупки, правильной эксплуатации и оптимального размещения в помещении приборов и аппаратуры, являющихся источниками электромагнитного излучения высокой интенсивности.

Стоит сказать, что этот набор мер не реализуется в необходимом объеме. Хотя организационные мероприятия в сочетании с информированием населения о рекомендациях по электромагнитной безопасности могут обеспечить значительное улучшение электромагнитной обстановки и повышение уровня жизни человека.

Поэтому основными задачами на данный момент являются: во-первых, побуждение органов власти, а также предприятий (использующих приборы и аппаратуру, являющихся источниками электромагнитного излучения высокой интенсивности) к исполнению данных мероприятий; во-вторых, более широкое информирование населения о рекомендациях по электромагнитной безопасности.

Первое может быть достигнуто за счет разработки и принятия новых правовых и нормативно-технических документов, фиксирующих необходимость данных организационных мероприятий.

Второе - за счет более широкого информирования населения через средства массовой информации, образовательные учреждения, вывешивание плакатов с перечнем основных мер предосторожности (на рабочих местах), проведение инструктажей, лекций по безопасности труда при работе с источниками излучений и профилактике их неблагоприятного и вредного воздействия.

Заключение

В данной работе была рассмотрена проблема электромагнитного загрязнения и защиты населения и территорий от этой угрозы.

В первой главе изложены характеристики электромагнитного излучения, перечислены основные его источники, а также его влияние на живые организмы (в частности, на человека). Было показано, что электромагнитное загрязнение имеет достаточно большие масштабы и оказывает сильное воздействие на организм человека, вызывая различные нарушения в работе органов и заболевания. Таким образом, оно создаёт прямую угрозу здоровью людей.

Стало ясно, что на сегодняшний день общество уделяет недостаточно внимания проблеме электромагнитного загрязнения. Как правило, оно считается менее значимым, чем остальные виды загрязнения, несмотря на то, что является, по сути, медленно протекающей чрезвычайной ситуацией техногенного характера.

Ввиду этого стала очевидной необходимость принятия комплексных мер, направленных на защиту населения и территорий в условиях повышенного уровня электромагнитного излучения. Этим мерам посвящена вторая глава данной работы. Здесь перечислены основные организационные мероприятия и их специфика. Также приведены некоторые рекомендации по электромагнитной безопасности населения, в основном касающиеся покупки, правильной эксплуатации и оптимального размещения в помещении приборов и аппаратуры, являющихся источниками электромагнитного излучения высокой интенсивности.

Приведенные мероприятия в случае их реализации могли бы привести к улучшению электромагнитной обстановки и повышению уровня жизни людей. Поэтому было отмечено, что основными задачами на данный момент являются: во-первых, побуждение органов власти, а также предприятий к реализации данных мероприятий; во-вторых, более широкое информирование населения о рекомендациях по электромагнитной безопасности.

Также необходимо принятие комплекс мер не только организационного, но и правового, инженерно-технического, медико-профилактического характера. Необходима трудоемкая работа в данной области для того, чтобы разработать механизмы ЗНиТ в той степени, в какой они разработаны для других видов ЧС.

Приложения

Приложение №1

Источники ЭМП.

Источники электромагнитного поля.

а) Источники природного характера.

1) Магнитное поле Земли. Собственное магнитное поле Земли (геомагнитное поле) можно разделить на следующие три основные части.

1. Основное магнитное поле Земли, испытывающее медленные изменения во времени (вековые вариации) с периодами от 10 до 10 000 лет, сосредоточенными в интервалах 10–20, 60–100, 600–1200 и 8000 лет. Последний связан с изменением дипольного магнитного момента в 1,5–2 раза.

2. Мировые аномалии – отклонения от эквивалентного диполя до 20% напряженности отдельных областей с характерными размерами до10 000 км. Эти аномальные поля испытывают вековые вариации, приводящие к изменениям со временем в течение многих лет и столетий. Примеры аномалий: Бразильская, Канадская, Сибирская, Курская. В ходе вековых вариаций мировые аномалии смещаются, распадаются и возникают вновь. На низких широтах имеется западный дрейф по долготе со скоростью 0,2° в год.

3. Магнитные поля локальных областей внешних оболочек с протяженностью от нескольких до сотен км. Они обусловлены намагниченностью горных пород в верхнем слое Земли, слагающих земную кору и расположенных близко к поверхности. Одна из наиболее мощных – Курская магнитная аномалия.

4. Переменное магнитное поле Земли (так же называемое внешним) определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности и в ее атмосфере. Основными источниками таких полей и их изменений являются корпускулярные потоки замагниченной плазмы, приходящие от Солнца вместе с солнечным ветром, и формирующие структуру и форму земной магнитосферы.

Земное магнитное поле находится под воздействием потока намагниченной солнечной плазмы. В результате взаимодействия с полем Земли образуется внешняя граница околоземного магнитного поля, называемая магнитопаузой. Она ограничивает земную магнитосферу. Из-за воздействия солнечных корпускулярных потоков размеры и форма магнитосферы постоянно меняются, и возникает переменное магнитное поле, определяемое внешними источниками. Его переменность обязана своим происхождением токовым системам, развивающимся на различных высотах от нижних слоев ионосферы до магнитопаузы. Изменения магнитного поля Земли во времени, вызванные различными причинами, называются геомагнитными вариациями, которые различаются как по своей длительности, так и по локализации на Земле и в ее атмосфере.

Происхождение магнитного поля Земли. Наблюдаемые свойства магнитного поля Земли согласуются с представлением о его возникновении благодаря механизму гидромагнитного динамо. В этом процессе первоначальное магнитное поле усиливается в результате движений (обычно конвективных или турбулентных) электропроводящего вещества в жидком ядре планеты или в плазме звезды. При температуре вещества в несколько тысяч К его проводимость достаточно высока, чтобы конвективные движения, происходящие даже в слабо намагниченной среде, могли возбуждать изменяющиеся электрические токи, способные, в соответствии с законами электромагнитной индукции, создавать новые магнитные поля. Затухание этих полей либо создает тепловую энергию (по закону Джоуля), либо приводит к возникновению новых магнитных полей. В зависимости от характера движений эти поля могут либо ослаблять, либо усиливать исходные поля. Для усиления поля достаточно определенной асимметрии движений. Таким образом, необходимым условием гидромагнитного динамо является само наличие движений в проводящей среде, а достаточным – наличие определенной асимметрии (спиральности) внутренних потоков среды. При выполнении этих условий процесс усиления продолжается до тех пор, пока растущие с увеличением силы токов потери на джоулево тепло не уравновесят приток энергии, поступающей за счет гидродинамических движений.

Динамо-эффект – самовозбуждение и поддержание в стационарном состоянии магнитных полей вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы. Его механизм подобен генерации электрического тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. С динамо-эффектом связывают происхождение собственных магнитных полей Солнца Земли и планет, а также их локальные поля, например, поля пятен и активных областей.

Локальные характеристики магнитного поля изменяются и колеблются иногда в течение многих часов, а потом восстанавливаются до прежнего уровня. Это явление называется магнитной бурей. Магнитные бури часто начинаются внезапно и одновременно по всему земному шару.

2) Электромагнитные поля космического происхождения. К этой категории относится излучение различных частот, исходящее от различных космических источников – звезд (в основном от Солнца), черных дыр и др.

б) Техногенные источники излучения.

1) Радиочастоты и сверхвысокие частоты.

Источниками электромагнитных излучений радиочастот (ЭМИ РЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ) являются технические средства и изделия, которые предназначены для применения в различных сферах человеческой деятельности и в основе которых используются физические свойства этих излучений: распространение в пространстве и отражение, нагрев материалов, взаимодействие с веществами и т. п., а также устройства, предназначенные не для излучения электромагнитной энергии в пространство, а для выполнения какой-то иной задачи, но при работе которых протекает электрический ток, создающий паразитное электромагнитное излучение. Свойства ЭМИ РЧ и СВЧ распространяться в пространстве и отражаться от границы двух сред используются в связи (радио- и телестанции, ретрансляторы, радио- и сотовые телефоны), радиолокации (радиолокационные комплексы различного функционального назначения, навигационное оборудование). Способность ЭМИ РЧ и СВЧ нагревать различные материалы используется в различных технологиях по обработке материалов, полупроводников, сварки синтетических материалов, в приготовлении пищевых продуктов (микроволновые печи), в медицине (физиотерапевтическая аппаратура).

Микроволновая печь (или СВЧ-печь) в своей работе использует для разогрева пищи электромагнитное излучение, называемое также микроволновым излучением или СВЧ-излучением. Рабочая частота СВЧ-излучения микроволновых печей составляет 2,45 ГГц. Именно этого излучения и боятся многие люди. Однако современные микроволновые печи оборудованы достаточно совершенной защитой, которая не дает электромагнитному излучению вырываться за пределы рабочего объема. Вместе с тем, нельзя говорить, что излучение совершенно не проникает вне микроволновой печи. По разным причинам часть электромагнитного излучения проникает наружу, особенно интенсивно, как правило, в районе правого нижнего угла дверцы.

Непосредственными источниками электромагнитного излучения являются те части технических изделий, которые способны создавать в пространстве электромагнитные волны. В радиоаппаратуре это антенные системы, генераторные лампы, катодные выводы магнетронов, места неплотного сочленения фидерных трактов, разэкранированные места генераторных шкафов, экраны электронных визуальных средств отображения информации; на установках по термообработке материалов - рабочие индукторы и конденсаторы, согласующие трансформаторы, батареи конденсаторов, места разэкранирования фидерных линий.

Радары

Радиолокационные станции оснащены, как правило, антеннами зеркального типа и имеют узконаправленную диаграмму излучения в виде луча, направленного вдоль "оптической оси".

Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения других источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение. Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. У метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин - излучение, 30 мин - пауза, суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд.

Радары метрологические могут создавать на удалении 1 км плотность потока энергии (ППЭ) ~ 100 Вт/м2 (эта величина на 6 порядков превышает величину, которая считается безопасной, но с поправкой, что это очень кратковременное излучение) за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ ~ 0,5 Вт/м² на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирования ППЭ, создаваемое на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м². Сравнение уровней создаваемых радарами излучений с другими источниками СВЧ-диапазона приведено на рисунке 8.

Рис 8. Уровни ЭМИ-радаров в сравнении с другими источниками СВЧ-диапазона

Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.

Системы спутниковой связи

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженный узконаправленный основной луч – главный лепесток. ППЭ в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м² вблизи антенны, создавая также значительные уровни излучения на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м² Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.

Типичный расчетный график распределения ППЭ на высоте 2 м от поверхности земли в районе размещения антенны спутниковой связи приведен на рисунке 9.

Рис 9.

График распределения плотности потока электромагнитного поля на высоте 2 м от поверхности земли в районе установки антенны спутниковой связи

Существуют два основных опасных случая облучения:

• непосредственно в районе размещения антенны;

• при приближении к оси главного луча на всем его протяжении.

Теле- и радиостанции

На территории Узбекистана в настоящее время размещается значительное количество передающих радиоцентров различной принадлежности.

Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС).

Зону возможного неблагоприятного действия ЭМИ, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части.

Первая часть зоны – это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется, и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны – это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны.

Расположение ПРЦ может быть различным, например в Ташкенте и Ташкентской области характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки.

На территориях размещения передающих радиоцентров, а нередко и за их пределами, наблюдаются высокие уровни ЭМИ низкой, средней и высокой частоты (ПРЦ НЧ, СЧ и ВЧ). Детальный анализ электромагнитной обстановки на территориях ПРЦ свидетельствует о ее крайней сложности, связанной с индивидуальным характером интенсивности и распределения ЭМИ для каждого радиоцентра. В связи с этим специальные исследования такого рода проводятся для каждого отдельного ПРЦ.

Широко распространенными источниками ЭМИ в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду ультракороткие волны ОВЧ и УВЧ-диапазонов.

Сравнительный анализ санитарно-защитных зон (СЗЗ) и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят «уголковые» трех- и шестиэтажные антенны ОВЧ ЧМ-вещания.

Сотовая связь

Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БС), которые поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами (МРТ). Базовые станции БС и МРТ являются источниками электромагнитного излучения в УВЧ-диапазоне.

Некоторые технические характеристики действующих в настоящее время в Узбекистане стандартов системы сотовой радиосвязи приведены в таблице.

Краткие технические характеристики стандартов системы сотовой радиосвязи, действующих в Узбекистане

Таб 1.1

Наименование стандарта	Диапазон рабочих частот БС	Диапазон рабочих частот МРТ	Максимальная излучаемая мощность БС	Максимальная излучаемая мощность МРТ	Радиус "соты"
NMT-450 аналоговый	463 – 467,5 МГц	453 – 457,5 МГц	100 Вт	1 Вт	1 – 40 км
AMPS аналоговый	869 – 894 МГц	824 – 849 МГц	100 Вт	0,6 Вт	2 – 20 км
D-AMPS (IS-136) цифровой	869 – 894 МГц	824 – 849 МГц	50 Вт	0,2 Вт	0,5 – 20 км
CDMA цифровой	869 – 894 МГц	824 – 849 МГц	100 Вт	0,6 Вт	2 – 40 км
GSM-900 цифровой	925 – 965 МГц	890 – 915 МГц	40 Вт	0,25 Вт	0,5 – 35 км
GSM-1800 (DCS) цифровой	1805 – 1880 МГц	1710 – 1785 МГц	20 Вт	0,125 Вт	0,5 – 35 км

Антенны БС устанавливаются на высоте 15–100 метров от поверхности земли на уже существующих постройках (общественных, служебных, производственных и жилых зданиях, дымовых трубах промышленных предприятий и т. д.) или на специально сооруженных мачтах.

Рис 10. Базовая станция сотовой связи

Рис 11. Мачта для установки антенн БС

К выбору места размещения антенн БС с точки зрения санитарно-гигиенического надзора не предъявляется никаких иных требований, кроме соответствия интенсивности электромагнитного излучения значениям предельно допустимых уровней, установленных действующими Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)» в местах, определенных этими Санитарными правилами и нормами.

Среди установленных в одном месте антенн БС имеются как передающие (или приемопередающие), так и приемные антенны, которые не являются источниками ЭМИ.

Передающие (приемопередающие) антенны БС могут быть двух типов:

• с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости (тип «Omni»)

• направленные (секторные)

Рис 12. Диаграмма направленности антенны типа «Omni»

Рис 13. Диаграмма направленности секторной антенны

Согласно Санитарным нормам и правилам, антенны БС размещаются на уже существующих постройках любого типа и на специально сооружаемых мачтах. Среди установленных в одном месте антенн БС имеются как передающие (или приемопередающие), так и приемные антенны, которые не являются источниками ЭМИ. Диаграмма направленности антенн в вертикальной плоскости построена таким образом, что основная энергия излучения (более 90 %) сосредоточена в довольно узком «луче».

Рис 14. Диаграмма направленности антенн

Он всегда направлен в сторону от сооружений, на которых находятся антенны БС, и выше прилегающих построек, что является необходимым условием для нормального функционирования системы сотовой связи.

Антенны БС не излучают постоянную мощность 24 часа в сутки, а имеют переменный график излучения, определяемый загрузкой, то есть наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора. Для станций, расположенных в различных районах города, график загрузки различный. В ночные часы загрузка БС практически равна нулю, т. е. станции в основном «молчат».

Рис 15. График загрузки БС в черте города в зависимости от времени суток

Мобильный радиотелефон (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453 – 1785 МГц. Мощность излучения МРТ является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи «мобильный радиотелефон – базовая станция», т. е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения МРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125–1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 – 0,2 Вт.

Сотовая радиотелефония является сегодня одной из наиболее интенсивно развивающихся телекоммуникационных систем. В настоящее время во всем мире насчитывается несколько сотен миллионов абонентов, пользующихся услугами этого вида подвижной (мобильной) .

Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции и мобильные радиотелефоны. Базовые станции (БС) поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами (МРТ), вследствие чего БС и МРТ являются источниками ЭМИ в УВЧ диапазоне.

Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является весьма эффективное использование выделяемого для работы системы радиочастотного спектра (многократное использование одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов. В работе системы применяется принцип деления некоторой территории на зоны, или "соты", радиусом обычно 0,5-10 километров.

Некоторые технические характеристики действующих в настоящее время в Узбекистане стандартов системы сотовой радиосвязи приведены в табл. 1.2

Таблица 1.2

Наименование стандарта	Диапазон рабочих частот БС	Диапазон рабочих частот МРТ	Максимальная излучаемая мощность БС	Максимальная излучаемая мощность МРТ	Радиус "соты"
NMT-450 аналоговый	463-467,5 МГц	453-457,5 МГц	100 Вт	1 Вт	1-40 км
AMPS Аналоговый	869-894 МГц	824-849 МГц	100 Вт	0,6 Вт	2-20 км
D-AMPS (IS-136) Цифровой	869-894МГц	824-849 МГц	50 Вт	0,2 Вт	0,5-20км
CDMA Цифровой	869-894 МГц	824-849 МГц	100 Вт	0,6 Вт	2-40 км
GSM-900 Цифровой	925-965 МГц	890-915 МГц	40 Вт	0,25 Вт	0,5-35 км
GSM-1800 (DCS) Цифровой	1805-1880 МГц	1710-1785МГц	20 Вт	0,125 Вт	0,5-35км

Уровни электромагнитного излучения, создаваемые объектами системы сотовой связи, нормируются в соответствии с Гигиеническими нормативами (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Временно допустимые уровни воздействия электромагнитного излучения, создаваемого системами сотовой радиосвязи (для населения)

Категория облучения	Величина ВДУ ЭМИ	Примечание
Облучение населения, проживающего на прилегающей территории, от антенн базовых станций	ППЭцд= 10 мкВт/см²
Облучение пользователей радиотелефонов	ППЭ_пду^=: юомкВт/см²	Условия измерения: Измерения ППЭ следует производить на расстоянии от источника ЭМИ, соответствующего расположению головы человека, подвергающегося облучению

Вопрос о воздействии излучения МРТ на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран, включая Узбекистан, на биологических объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречащим друг другу, результатам. Неоспоримым остается лишь тот факт, что организм человека "откликается" на наличие излучения сотового телефона. Поэтому владельцам МРТ рекомендуется соблюдать некоторые меры предосторожности:

• не пользуйтесь сотовым телефоном без необходимости;

• не допускайте, чтобы МРТ пользовались дети;

• при покупке выбирайте сотовый телефон с меньшей максимальной мощностью излучения;

• в автомобиле используйте МРТ совместно с системой громкоговорящей связи "hands-free" с внешней антенной, которую лучше всего располагать в геометрическом центре крыши.

Испытатели-добровольцы облучались ЭМИ мобильных телефонов трех различных систем в течение 30 минут, при этом они не знали, какой аппарат излучает в данной серии эксперимента, включен он или нет. На голове испытателя закрепляли датчик для контроля электроэнцефалограммы от 6 областей коры головного мозга, а на теле - датчики для контроля сердечно-сосудистой и дыхательной деятельности, мышечной активности. Эксперимент начинался с того, что записывались исходные параметры деятельности организма испытателя. Затем сотовый телефон включали в режим излучения. В неизвестный для испытателя момент телефон отключали и продолжали запись показателей, фиксируя последствия воздействия ЭМИ.

Результаты эксперимента свидетельствуют о достоверных изменениях в биоэлектрической активности мозга человека только в сериях с радиотелефонами стандартов NMT-450 и GSM-900. У большинства испытателей и во время, и после облучения ЭМИ радиотелефона в спектрах электроэнцефалограммы усиливался альфа-диапазон биоэлектрической активности мозга. Особенно сильно эти изменения проявлялись непосредственно после выключения поля.

Изменения в биоэлектрической активности мозга не зависят от времени “разговора” (5, 10 или 20 минут непрерывно), зато сохраняются в течение 15-20 минут и после окончания воздействия. Другие показатели (частота пульса, дыхания, электромиограмма, тремор, артериальное давление) не реагировали на факт облучения электромагнитным полем радиотелефона.

Сотовые телефоны стандартов NMT-450 и GSM-900 вызывали достоверные и заслуживающие внимания изменения в биоэлектрической активности головного мозга. Однако клинически значимых последствий для организма человека однократное 30-минутное облучение электромагнитным полем мобильного телефона не оказывает. Отсутствие достоверных измерений в электроэнцефалограмме в случае использования телефона стандарта GSM-1800 может характеризовать его как наиболее “щадящий” для пользователя из трех использованных в эксперименте систем связи.

Полученные в эксперименте данные полностью соответствуют известным в радиобиологии фактам о последствиях влияния низкоинтенсивных однократных воздействий электромагнитного поля на организм человека. Описанные изменения в деятельности центральной нервной системы не выходят за рамки нормального функционирования организма и трактуются в физиологии как защитная реакция. С другой стороны, убедительно показано, что последствия зависят как от величины воздействующего электромагнитного излучения, так и от несущей частоты и модуляции радиосигнала.

Очевидно, что никакие предостережения не могут остановить стремительный рост числа абонентов сотовой связи. Именно поэтому специалисты во всем мире видят свою задачу в выработке четких рекомендаций для создания нового поколения техники, работающей в так называемом щадящем режиме воздействия.

Персональный компьютер

Рис 16. Основные излучающие элементы ПК

Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер и т. п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации, называемое по-разному – монитор, дисплей, главным компонентом которого часто является устройство на основе электронно-лучевой трубки. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами (например, типа «Pilot»), источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя.

Табл 1.4 Частотные характеристики электромагнитного излучения ПК

Источник	Диапазон частот (первая гармоника)
Монитор сетевой трансформатор блока питания	50 Гц
статический преобразователь напряжения в импульсном блоке питания	20 - 100 кГц
блок кадровой развертки и синхронизации	48 - 160 Гц
блок строчной развертки и синхронизации	15 - 110 кГц
ускоряющее анодное напряжение монитора (только для мониторов с ЭЛТ)	0 Гц (электростатика)
Системный блок (процессор)	50 Гц - 1000 МГц
Устройства ввода/вывода информации	0 Гц, 50 Гц
Источники бесперебойного питания	50 Гц, 20 - 100 кГц

Кроме того, на рабочем месте пользователя источниками более мощными, чем компьютер, могут выступать объекты: ЛЭП, трансформаторные подстанции, распределительные щиты, электропроводка, бытовые и конторские электроприборы (у всех источников первая гармоника – 50 Гц), телевизоры (0–15,6 кГц), соседние ПК (0-1000 МГц) и т. д.

2) Электромагнитные излучения промышленной частоты.

Основными источниками электромагнитных излучений промышленной частоты (50/60 Гц) являются элементы токопередающих систем различного напряжения (линии электропередачи, открытые распределительные устройства, их составные части), электроприборы и аппаратура промышленного и бытового назначения, потребляющая электроэнергию.

Бытовые приборы

Из бытовых приборов наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, различного рода грили, холодильники с системой «без инея», кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМИ в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Все нижеприведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц. Согласно современным представлениям, оно может быть опасным для здоровья человека, если происходит продолжительное облучение (регулярно, не менее 8 часов в сутки, в течение нескольких лет) с уровнем выше 0,2 мкТл.

Рис 17. Уровни излучений магнитного поля бытовых приборов на расстоянии 0,3 м

Рис 18. Изменение уровня магнитного поля промышленной частоты бытовых электроприборов в зависимости от расстояния

В табл.1.5 представлены данные о расстоянии, на котором фиксируется магнитное поле промышленной частоты (50 Гц) величиной 0,2 мкТл при работе ряда бытовых приборов.

Табл 1.5

Источник	Расстояние, на котором фиксируется величина больше 0,2 мкТл
Холодильник, оснащенный системой "No frost" (во время работы компрессора)	1,2 м от дверцы; 1,4 м от задней стенки
Холодильник обычный (во время работы компрессора)	0,1 м от электродвигателя компрессора
Утюг (режим нагрева)	0,25 м от ручки
Телевизор 14"	1,1 м от экрана; 1,2 м от боковой стенки
Электрорадиатор	0,3 м
Торшер с двумя лампами по 75 Вт	0,03 м (от провода)
Электродуховка	0,4 м от передней стенки
Аэрогриль	1,4 м от боковой стенки

Электропроводка

Среди наиболее опасных источников, излучающих в жилые квартиры, но находящихся вне их, особое место занимают трансформаторные подстанции, домовые распределительные щиты электропитания, кабели электропитания. Наличие их можно в большинстве случаев определить визуально, однако безопасное расстояние можно определить только с помощью специальных приборов. Типичное безопасное расстояние – 1,5-5 метров. Пример распределения магнитного поля промышленной частоты в комнате, в которую излучает внешний источник, приведен на рисунке.

Рис 19. Источник излучения - общий силовой кабель подъезда. Зона для выбора спального места (безопасная зона) отмечена звездочкой

Наибольшее влияние на электромагнитную обстановку жилых помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц оказывает электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания, и распределительные щиты и трансформаторы. В помещениях, смежных с этими источниками, обычно повышен уровень магнитного поля промышленной частоты. Уровень электрического поля промышленной частоты при этом обычно невысокий и не превышает ПДУ для населения 500 В/м.

Примеры распределения магнитного поля промышленной частоты в помещениях приведены на рисунках ниже. Звездочкой («) показана зона с безопасным для здоровья уровнем магнитного поля.

Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля - распределительный пункт электропитания, находящийся в смежном нежилом помещении

Линии электропередачи

В зависимости от назначения и номинального напряжения линии электропередачи (ЛЭП) подразделяются на:

- сверхдальние (500 кВ и выше);

- магистральные (220-330 кВ);

- распределительные (30-150 кВ);

- подводящие (менее 20 кВ).

Рис 20. Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля - кабельная линия, проходящая в подъезде по внешней стене комнаты .

Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров.

Дальность распространения электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения, стоит в названии ЛЭП – например, ЛЭП 220 кВ): чем выше напряжение – тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы ЛЭП.

Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течение суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Приложение №2

Средства измерения характеристик ЭМП

Малогабаритный измеритель напряженности поля типа ИПМ-101 начиная с 1997 г. комплектуется дополнительными антеннами: антенна E-02 для измерения в непосредственной близости от антенн (например, для мобильных средств связи), антенны H-01 и Н-02 для измерения напряженности магнитного поля в диапазонах частот:0,03-3 МГц;1-50 МГц.

Предназначен для измерения напряженности электрических и магнитных полей в ближней зоне мощных высокочастотных установок бытового, промышленного, медицинского назначения, а также в радиосвязи в широкой полосе частот.

Рис 21.

ИПМ-101. Измеритель напряженности электрического и магнитного поля ИПМ-101. Малогабаритный измеритель напряженности электрического и магнитного поля

Назначение

Измеритель предназначен для аттестации рабочих мест по напряжению электрического и магнитного поля в соответствии с ГОСТ 12.1.006, ГН 2.1.8./2.2.4.019 и СанПиН 2.2.4/2.1.8.055.

Применение

Аккредитованные испытательные лаборатории ЦГСЭН, производственные лаборатории в энергетике. Организации, осуществляющие аттестацию рабочих мест.

Табл. 2.1 Технические характеристики ИПМ-101

Характеристика	Значение
Е01 (электрическое поле) (0,03 - 1200) МГц, В/м (2,4 - 2,5) ГГц	1 - 100 1 - 100
Е02 (электрическое поле) (0,03 - 1200) МГц, В/м (2,4 - 2,5) ГГц	5 - 500 5 - 500
Н01 (магнитное поле) (0,03 - 3) МГц, А/м	0,5 - 50
Н02 (магнитное поле) (1 - 50) МГц, А/м	0,1 - 10
Время непрерывной работы в автономном режиме, ч.	не менее 16

По своим параметрам эти приборы соответствуют параметрам шведских приборов.

Включенные в комплект приборы прошли Государственные метрологические испытания и внесены в государственный Реестр средств измерения Узбекистана.

Далее следуют несколько приборов, сделанных за рубежом, которые отвечают требованиям к средствам инструментального контроля ЭМП-стандартов Узбекистана, ЕЭС и Международного комитета по защите от неионизирующих излучений.

Учебное пособие Влияние электромагнитных излучений на экосистемы по курсу «Безопасность жизнедеятельности”

Методическое пособие обсуждено и рекомендовано к печати на НМС факультета ТТ

Составители:

Ст.пр. Абдуллаева С.М.

Ст. пр. Амурова Н.Ю.

Ст.пр. Борисова Е.А.

Редакционно-издательский сектор:

Редактор: Арипов Х.К.

Корректор: Абдуллаева С.Х.