2.6.3. Безпека праці і захист від електромагнітного забруднення

Природа електромагнітного випромінювання пов'язана з вихрови­ми електричними й магнітними полями. Внаслідок того, що ці поля нероздільно пов'язані між собою, вони отримали назву електромагніт­них. У період науково-технічного прогресу людство створювало і де­далі ширше використовувало штучні (антропогенні) джерела ЕМП. У наш час ЕМП антропогенного походження значно перевищують при­родний фон і є тим несприятливим чинником, вплив якого на людину та довкілля рік за роком зростає. Електромагнітні поля та електромаг­нітні випромінювання поділяються на природні та антропогенні (рис. 2.6.1).

 

 

 

 

Електромагнітні поля та випромінювання

 

 

 

 

Природні

 

Антропогенні

 

Електричне поле Землі

Радіохвилі ВЧ, УВЧ та НВЧ діапазону

 

Магнітне поле Землі

ЕМП, що генерується Сонцем

 

Інфрачервоне та ультрафіо­летове випромінювання

Лазерне випромінювання

 

Рис.2.6.1. Класифікація ЕМП

Головними джерелами електромагнітних полів є: радіо-, телевізій­ні станції; радіолокаційні станції (радари); високовольтні лінії елект­ропередач; всі види електротранспорту; промисловість, в якій викори­стовується потужне електрообладнання; телевізори, монітори, сотові телефони тощо.

Складові електромагнітного поля. Електромагнітне поле являє собою змінні у просторі електричні та магнітні поля, які поширюються у просторі у формі хвиль і знаходяться у зворотній взаємозалежності. Електромагнітні хвилі є поперечними, тому що вектори потужності електричного поля Е й магнітного поля Н коливаються у взаємно пер­пендикулярних площинах. Під час поширення електромагнітних хвиль здійснюється перенесення енергії у просторі (швидкість поширення їх у вакуумі дорівнює швидкості світла, тобто 3-10 м-с-1). Електричне поле - часткова форма виявлення електромагнітного поля, яка визна­чає дію на електричний заряд (з боку поля) сили, що не залежить від швидкості руху заряду.

Основні кількісні характеристики електромагнітного поля:

♦ напруженість електричного поля E , яка у даній точці простору визначається відношенням сили F , що діє на заряд, розміщений у цій точці, до величини заряду g:

E = F /g ,

Напруженість електричного поля у системі СІ вимірюється у В-м'1.

♦ магнітна індукція магнітного поля В, що характеризує дію маг­нітного поля на рухомий заряд. Це векторна величина, яка у випадку,

коли вектор B є перпендикулярним до взаємно перпендикулярних векторів сили F та швидкості V , чисельно дорівнює:

B = F / qV

У тропосфері відбуваються явища, що викликають поділ електри­чних зарядів внаслідок зміни метеорологічних умов - хмар, опадів, туманів тощо, внаслідок чого в атмосфері виникає позитивний об'ємний заряд, на поверхні Землі - негативний. Отже, електричне поле Землі спрямоване приблизно вертикально, напруженість його становить в середньому 130 В-м'1. Магнітне поле характеризується його дією на заряджену частинку, що рухається із силою, пропорцій­ною заряду g та її швидкості V.

♦ вектор магнітної індукції B і напруженість магнітного поля H , які пов'язані співвідношенням:

B = ММ0 H,

де ц — магнітна проникність речовини, що характеризує зміну магніт­ної індукції середовища під впливом магнітного поля; ц0 — магнітна стала (р0

  • = 4n 10-7Гнм-1).

Для повітря, вакууму та немагнітних матеріалів |і = 1. Одиницею магнітної індукції є одна тесла (7л).:

1 Тл = 1 кгА-1 •с-2 = 104 Гс.

Одиницею напруженості магнітного поля є один ерстед (Е): 1 Е = 79,5775 Ам-1.

Магнітне поле Землі утворює магнітосферу - область навколозем­ного простору, фізичні властивості, форма та розміри якої визначають­ся магнітним полем Землі та його взаємодією з потоком заряджених частинок від Сонця. Магнітосфера простягається на 70-80 тис. км у напрямку до Сонця і на багато мільйонів кілометрів у протилежному напрямку. Магнітне поле за формою нагадує поле диполя, центр якого зміщений відносно центру Землі, вісь нахилена до осі Землі на 11,5 а. Середня величина магнітної індукції поблизу земної поверхні стано­вить приблизно 5J0'5 Тл, а напруженість магнітного поля спадає від магнітних полюсів (55,7 Ам-1) до магнітного екватора (33,4 Ам-1). Електромагнітні поля характеризуються певною енергією, яка поши­рюється у просторі у вигляді електромагнітних хвиль.

Загальні параметри складових електромагнітного поля. До ос­новних параметрів електромагнітних хвиль належать:

У довжина хвиль А, м;

У частота коливання f Гц;

У швидкість поширення радіохвиль с, яка практично дорівнює швидкості світла с = 3J08 м-с-1.

Залежно від частоти коливання (довжини хвилі) радіочастотні еле­ктромагнітні коливання поділяються на:

У низькі частоти: 3104-3105 Гц (104-103 м);

У середні частоти: 3-105-3-106 Гц (103-102 м);

У високі частоти: 3 •106-3107 Гц (102-10 м);

У дуже високі частоти: 3107-3 •Ю8 Гц (10-1 м);

У ультрависокі частоти: 3108-3109 Гц (1-10-1 м);

У надвисокі частоти: 3109-3101" Гц (10-1-10-2 м);

У надзвичайно високі частоти: 3J0W-3J011 Гц (10-210-3м).

Примітка: діапазони частот та довжина хвиль включають верхнє значення параметра і виключають нижнє.

Зміна ЕМП характеризується насамперед параметрами його скла­дових (електричного та магнітного полів).

Електромагнітні поля також оцінюються кількістю енергії (потуж­ності), що переноситься хвилею у напрямку свого поширення. Для кількісної характеристики цієї енергії застосовують значення поверх­невої густини потоку енергії, що визначається у Вт-м'2.

Вплив електромагнітних полів на стан здоров'я людини та де­які об'єкти довкілля. Ступінь впливу ЕМП на організм людини зале­жить від діапазону частот, інтенсивності та тривалості дії, характеру випромінювання (неперервного чи модульованого), режиму опромі­нювання, розміру поверхні тіла, що зазнає опромінювання, індивідуа­льних особливостей організму. Електромагнітні поля можуть виклика­ти біологічні та функціональні несприятливі особливості організму. Функціональні ефекти проявляються у передчасній втомлюваності, частих болях голови, погіршенні сну, порушенні функцій серцево- судинної та центральної нервової систем. Тривалий та інтенсивний вплив ЕМП призводить до стійких порушень та захворювань.

Біологічні несприятливі ефекти впливу ЕМП проявляються у теп­ловій та нетепловій діях. Теплова дія призводить до підвищення тем­ператури тіла та місцевого вибіркового нагрівання органів і тканин організму внаслідок переходу електромагнітної енергії в теплову. Таке нагрівання особливо небезпечне для органів із слабкою терморегуляці­єю (головний мозок, очі, нирки, шлунок тощо).

Електромагнітні поля антропогенного походження також не зали­шають без уваги екосистеми довкілля. Наприклад, ЛЕП викликають низку екологічних проблем. Спеціальні дослідження показали, що ЛЕП надвисокої та ультрависокої напруги (750-1150 кВ), які з екологі­чної точки зору є дуже небезпечними. Навколо них утворюються по­тужні електромагнітні поля, які негативно впливають на людину, по­рушують природну міграцію тварин, процеси росту рослин тощо. В зв'язку з формуванням єдиної енергетичної системи країни і спору­дження магістральних ліній електропередач надвисокої напруги 500, 750 і 1150 кВт, виникає проблема біологічної дії електричного поля промислової частоти в умовах населених пунктів.

Штучні електромагнітні поля істотно погіршують електромагнітну обстановку, і більша частина населення живе в умовах підвищеної ак­тивності електромагнітних полів. Найбільш добре вивчений несприят­ливий вплив на здоров'я електромагнітних полів низької інтенсивності у виробничих умовах. Встановлено виникнення порушень в системах, органах і тканинах, а також різноманітні функціональні зміни в діяль­ності серцево-судинної і ендокринної системи. Електромагнітні поля малої інтенсивності не можуть викликати серйозних змін в організмі в цілому, однак несприятливі слабкі зміни можуть виникнути і результа­ти проявитись через декілька поколінь. Під впливом електромагнітних полів низької і середньої інтенсивності виникають зміни в органах і системах, які здійснюють пристосування організму до умов навколиш­нього середовища.

Захист населення від електромагнітних полів промислових ча­стот. З метою захисту населення від впливу електричного поля висо­ковольтних ліній встановлюються санітарно-захисні зони. Санітарно- захисні зони - це зона, в якій напруженість електричного поля не пе­ревищує 1 кВ/м, є територія вздовж пролягання високовольтних ліній. Для житлових об'єктів допускається границя санітарно-захисних зон вздовж пролягання високовольтних ліній з горизонтальним розміщен­ням проводів і без засобів зниження напруженості електричного поля по обидві сторони від них на такій відстані від проекції на землю крайніх фазних проводів в напрямі, перпендикулярного до високово­льтних ліній.

Оцінка електромагнітного забруднення. Інтенсивний розвиток електроніки та радіотехніки викликав забруднення природного середо­вища електромагнітними випромінюваннями (полями). Головними їх джерелами є радіо-, телевізійні і радіолокаційні станції, високовольтні лінії електропередач, електротранспорт. Поблизу кожного обласного центру, багатьох районних центрів, великих міст розташовані центри, або ретранслятори, радіоцентри, засоби радіозв'язку різного призна­чення. Рівень електромагнітних випромінювань у таких районах (діа­пазон радіочастот може змінюватися від 50-100 Гц до 100 ГГц) часто перевищує допустимі гігієнічні норми та дуже шкодить здоров'ю лю­дей, що мешкають поруч.

Мірою забруднення електромагнітними полями є напруженість поля (В/м). Ці поля завдають шкоди перш за все нервовій системі. Так, напруженість поля 1000 В/м спричиняє головний біль і сильну втому, більші значення зумовлюють розвиток неврозів, безсоння, важкі за­хворювання. Існують розроблені на основі медико-біологічних дослі­джень санітарні норми та правила щодо радіотехнічних і електротехні­чних об'єктів. Вони регламентують умови їх експлуатації з метою охорони населення від шкідливого впливу електромагнітних випромі­нювань.

Зростання енергетичних потужностей становить небезпеку для до­вкілля - розширюється мережа та зростає напруга повітряних ліній електропередач. Вони перерізають навпіл територію країни, вплива­ють на нормальний розвиток тваринного і рослинного світу. Спеціаль­ні дослідження показали, що технічно найперспективніші лінії надви­сокої та ультрависокої напруги (750-1150 кВт) становлять небезпеку. Навколо них утворюються потужні електромагнітні поля, які негатив­но впливають на людину, порушують природну міграцію тварин, про­цеси росту рослин.

Характеристики електромагнітних полів (ЕМП). Основ­ними характеристиками ЕМП є: частота ЕМП, діапазон частот, довжи­на поля, зона впливу, густота потоку енергії, напруженість поля.

У джерел ЕМП розрізняють ближню (індукції) і дальню (випро­мінювання) зони впливу: ближня зона реалізується на відстані r < А/6, де ЕМП ще не сформувалося; як наслідок, одна зі складо­вих поля набагато менша від іншої; у таких джерел ЕМП при впливі на навколишнє середовище слабко виражена магнітна складова на­пруженості, тому в цій зоні ЕМП оцінюється електричною складо­вою напруженості поля Е (В/м); у дальній зоні на відстанях r < А / 6 ЕМП сформувалося, і тут виражені обидві його складові - електри­чна і магнітна, тому в цій зоні ЕМП оцінюється поверхневою гус­тиною потоку енергії, вираженою у ватах на квадратний метр - Вт/м2 (1Вт/м2=0,1мВт/см2=100мкВт/см2).

Для різних ситуацій показники напруженості поля і поверхневої частоти потоку енергії (ПГЕ) визначаються за різними формулами. При одночасному впливі декількох джерел визначається:

♦ сумарна потужність ЕМП за формулою:

е1 = е,2 + е22 + ... + е1,

12   n у

де Е1, Е2,..., Еп - напруженості електричного поля, утворювані кожним передавачем у контрольованій точці даного діапазону, В/м.;

♦  сумарна ПГЕz від n джерел на прилягаючій території для даль­ньої зони дорівнює:

ПГЕт = ПГЕ + ПГЕ + ... + ПГЕ .

L  12 n

Система стандартів в галузі радіаційної безпеки

  • Стандартизація з безпеки праці і захист від раді­аційного забруднення. Безпека праці і захист від іонізуючого випромінювання. Безпека праці і захист від інфрачервоного, ультрафіолетового та лазерного випромінювання.

Розвиток життя на Землі завжди відбувався за наявності при­родного радіаційного фону. Радіоактивне випромінювання - це не щось нове, створене розумом людини, а явище, яке існувало завжди. Нове, що створила сама людина, - це додатковий радіаційний вплив, якого людина зазнає, наприклад, під час рентгенівського обстеження, при випаданні радіоактивних атмосферних опадів після випробування ядерної зброї або внаслідок роботи (аварії) атомних реакторів. Врахо­вуючи небезпеку для біосфери від ядерного забруднення суспільство вживає охоронних заходів. У 1963 році підписано Договір про заборо­ну випробування ядерної зброї в атмосфері, космічному просторі, в 1970 році - Договір про заборону розміщення на дні морів та океанів ядерної та інших видів зброї масового знищення, а в 1986 році Конве­нцію про оперативне оповіщення у випадку ядерної аварії та про до­помогу у випадку ядерної аварії чи аварійної ситуації.