Электромагнитные поля

На человека в процессе жизнедеятельности действуют естественные магнитные поля (магнитное поле Земли, радиоизлучение солнца, атмосферное электричество), а также искусственные электромагнитные поля. Если естественное электромагнитное поле остаётся практически постоянным на протяжении тысячелетий, то уровень искусственных электромагнитных полей сильно вырос за последние десятилетия.

Источниками искусственных электромагнитных полей являются электромагнитные поля низкочастотного диапазона, которые используются в промышленном производстве (термическая обработка), высокочастотные поля (радиосвязь, медицина, телевидение, радиовещание), электромагнитные поля СВЧ-диапазона (радиолокация, навигация, медицина, сотовая связь), и т. д.

Применение электромагнитных полей в промышленности значительно улучшает условия труда, однако, при этом возникает ряд проблем по защите персонала от их воздействия. Электромагнитные поля всепроникающи, способны распространяться со скоростью света и не обнаруживаются органами чувств.

Источники электромагнитных полей промышленной частоты - это все электрические приборы, линии электропередач.

Переменное ЭМП является совокупностью двух взаимосвязанных полей: электрического (Е, В/м) и магнитного (Н, A/м).

Характеристики ЭМП: длина волны λ, [м]; частота колебаний f, [Гц]; скорость распространения V_C, м/с.

λ = VC/f.

Вредное воздействие ЭМП зависит от интенсивности поля, длины волны, времени воздействия и функционального состояния организма.

От длины волны зависит глубина проникновения поля в живой организм. Длинноволновые ЭМП проникают глубоко в организм, подвергая воздействию спинной и головной мозг. ЭМП СВЧ диапазона свою энергию расходуют, в основном, в поверхностном слое кожи, приводя к тепловому воздействию. От этого больше всего страдают органы, не защищённые жировым слоем, бедные кровеносными сосудами (глаза, мозг, почки, желчный и мочевой пузырь, семенники). Избыточная теплота отводится из организма благодаря терморегуляции. Однако, начиная с определённой величины, называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты и температура тела повышается. При этом значение теплового порога тем ниже, чем выше частота ЭМП. Например, для волн дециметрового диапазона тепловой порог 40 мВт/см², а для миллиметровых волн - 7 мВт/см².

Постоянное воздействие ЭМП ведет к функциональным расстройствам нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем, у человека понижается кровяное давление, замедляется пульс, тормозятся рефлексы, изменяется состав крови. Тепловое воздействие может привести к перегреву тела и отдельных органов, нарушению их функциональной деятельности. ЭМП СВЧ диапазона приводят к тепловой катаракте (помутнение хрусталика глаза). Субъективно проявление воздействия ЭМП выражается в повышенной утомляемости, головной боли, раздражительности, одышке, сонливости, ухудшении зрения, повышении температуры тела.

Допустимые уровни воздействия ЭМП приведены в ГОСТ12.1.006-84 "Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля".

ЭМП с частотой от 60 кГц до 300 МГц нормируются отдельно по электрической и по магнитной составляющей, так как на этих частотах на человека действуют независимо друг от друга электрическое и магнитное поле. Для полей СВЧ диапазона (300 МГц - 300 ГГц) нормируют предельно допустимую плотность потока энергии (ППЭПДУ), которая не должна превышать 10 Вт/м².

Если значения ЭМП на рабочих местах превышают допустимые, то необходимо предусмотреть соответствующие способы защиты человека.

В условиях производства может присутствовать инфракрасное (тепловое) излучение - невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 780нм до 1000мкм, источник которого - любое нагретое тело.

В зависимости от длины волны оно делится на коротковолновое, средневолновое, длинноволновое. Проходя через воздух эти лучи его не нагревают, но, поглотившись твёрдым телом, лучистая энергия переходит в тепловую.

Особенности действия лучистого тепла зависят от длины волны инфракрасного излучения. Длинные волны (1,4 - 10 мкм) поглощаются слоем кожи, вызывая калящий эффект. При остром повреждении кожи возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи.

Короткие волны проникают глубоко внутрь организма, нагревая внутренние органы, мозг, кровь. Длительное воздействие повышенной температуры в сочетании с большой влажностью может привести к перегреванию организма. При этом у человека возникает головная боль, тошнота, сердцебиение, общая слабость, рвота, потоотделение, частое дыхание, тахикардия. При работе на воздухе, в результате облучения головы инфракрасными лучами коротковолнового диапазона, происходит тяжелое поражение мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. В тяжелых случаях наблюдаются судороги, бред, потеря сознания. При этом температура тела остается нормальной или повышается незначительно.

Инфракрасное излучение приводит к острым нарушениям органа зрения – помутнение роговицы и хрусталика.

Нормирование инфракрасного излучения осуществляется по интенсивности допустимых суммарных потоков излучения с учётом длины волны, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды для продолжительности действия более 50% смены в соответствии с ГОСТ12.1.005-88 и СанПиН2.2.4.548-96.

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) - э то электромагнитные волны с длинной волны от 200 до 400 нм.

Источники УФИ:

1. 5% потока солнечного излучения - УФИ солнечный свет. Является жизненно необходимым фактором, т к активизирует обменные процессы в организме, обладает выраженным бактерицидным действием, защищает малышей от рахита.

2. Искусственные источники УФИ, например, электросварочная дуга.

Воздействуя на организм человека в условиях производства, УФИ может вызвать острое поражение глаз (электроофтальмию) или хронические заболевания: хронический конъюктивит, блефарит, катаракта. При воздействии на кожу вызывает покраснение, шелушение иногда отёк и образование пузырей. Длительное воздействие УФИ приводит к развитию рака кожи.

Комбинированное воздействие УФИ и вредных веществ может привести к развитию фотоаллергических реакций.

Гигиеническое нормирование УФИ в производственных помещениях осуществляется по СН 4557-88, которые устанавливают допустимую плотность потока излучения в зависимости от длины волны при условии защиты органов зрения и кожи.

1.3.4 Ионизирующее излучение                                                                                                                                          

Ионизирующее излучение - излучение, взаимодействие которого со средой приводит к появлению в ней электрических зарядов различных знаков.

Виды ионизирующего излучения:

· альфа-излучение (ядра гелия);

· бета-излучение (электронное и позитронное);

· гамма-излучение (фотонное или электромагнитное).

Радиоактивный распад сопровождается излучением, присущим только данному изотопу: углерод 14 и стронций 90 - бета-активны, а йод 131 - бета- и гамма-активен.

Все радиоактивные вещества имеют свой период полураспада – время в течение которого распадается половина радионуклида. Период полураспада неизменен и присущ только данному изотопу: йод 131 - 8,04 суток; цезий 137 - 30 лет; стронций 90 - 90 лет; уран 238 - 4,5 млрд. лет.

Радиоактивное излучение характеризуется:

1. Проникающей способностью - расстоянием, на которое ионизирующее излучение проходит в тело или вещество.

Альфа-частицы имеют пробег в воздухе 2 - 9 см, в ткани живого организма они проникают на доли миллиметра; бета-частицы имеют пробег в воздухе 15 м, в тканях – 1 - 2 см; гамма-излучение распространяется со скоростью света и имеет большую проникающую способность, которую могут ослабить только бетонная или свинцовая стена.

2. Ионизирующей (повреждающей) способностью.

     Воздействие радиации на человека зависит от количества энергии ионизирующего излучения, которая поглощается тканями человека и вида радиоактивного излучения.

3 Поглощённая доза - величина энергии ионизирующего излучения, поглощённая телом или веществом. Единица измерения поглощённой дозы – грей (Гр), а на практике - рад (1 Гр = 100рад)

При равной поглощённой дозе альфа-частицы дают больший повреждающий эффект в 20 раз больший, чем гамма- или бета-излучение, т к попадая внутрь организма с водой, воздухом, пищей они фиксируются во внутренних органах, вызывая внутреннее облучение. 

Биологическая опасность воздействия на человека различных видов ионизирующего излучения определяется эквивалентной дозой. Единица измерения – зиверт (Зв), а на практике применяется более мелкая единица – бэр (биологический эквивалент рентгена).

1 ЗВ = 100бэр

Биологический эквивалент рентгена применяется для оценки повреждающего действия различных видов ионизирующего излучения при воздействии на биологический объект.

Экспозиционная доза применяется для оценки радиоактивной обстановки на местности, сложившейся из-за воздействия рентгеновского или гамма-излучения Единица измерения- Рентген (Р).

4 Уровень радиации или мощность дозы - доза, отнесённая ко времени воздействия. На практике измеряется в рентгенах в час (Р/ч).

При прочих равных условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем больше время облучения, т.е. доза со временем накапливается. 

Фоновое облучение организма человека складывается из естественного радиационного фона Земли (космическое излучение, излучение от находящихся в почве, стройматериалах, в воде и воздухе естественных радиоактивных элементов; излучение от радиоактивных природных элементов, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются в тканях и сохраняются в теле человека всю жизнь) и искусственных источников облучения (в медицине - рентген, флюорограмма, лазер; в промышленности - предприятия ядерно-топливного цикла; в быту - компьютеры, телевизоры, часы со светящимися циферблатами).

Средняя доза облучения от всех природных источников - 200 мР/год, от искусственных источников 150 - 300 мР/год. В целом фоновое облучение составляет 500 мР/год.

При полете в самолете на высоте 8 км дополнительное облучение составляет 1,35 мкР/год.

Цветной телевизор на расстоянии 2,5 метра от экрана излучает 0,0025 мкР/час, 5 см от экрана - 100 мкР/час.

Средняя эквивалентная доза облучения при медицинских исследованиях 25 - 40 мкР/год.