Нормативная база для проведения экспертизы по ЭМИ

Система управления экологическим риском РТО по фактору ЭМИ радиочастот, показанная на рис. 2.4, включает подсистемы нормирования, расчетного прогнозирования и инструментального контроля, а также непосредственного управления риском. Подсистема нормирования риска включает совокупность НД, ориентированных на разные диапазоны рабочих частот и разные виды РЭС – с учетом различий между типовыми группами биорецепторов. Подсистема расчетного прогнозирования риска базируется на типовых моделях распространения радиоволн (РРВ) разных диапазонов для разных типов антенно-фидерных устройств (АФУ) Подсистема инструментального контроля риска включает экспериментальные измерения, связанные с проверкой результатов прогнозирования ЭМО и текущим контролем состояния ЭМО на территории РТО и вблизи него. Подсистема управления риском предусматривает мероприятия, направленные на уменьшение риска R_S как на этапе создания (проектирования и строительства), так и в процессе эксплуатации (оптимизация режимов работы РЭС с учетом данных контроля ЭМО).

Рис. 2.4. Система управления экологическим риском по фактору ЭМИ

Исходя из того, что риск R_S = P ( Э > Э_N); где Э_N – ПДУ для уровня воздействия Э, мы приходим к определению важнейшего компонента подсистемы нормирования риска: нормативной базы для проведения экспертизы по ЭМИ как НД, содержащих необходимые значения ПДУ Э_N, а также регламентирующих порядок работ по организации и проведению данной экспертизы.

Перечень [2.12-2.19; 2.26-2.29] содержит все принципиально важные НД, действующие в настоящее время на территории РФ. Целостность и законченность нормативной базы [2.12-2.19; 2.26-2.29] подтверждают многочисленные взаимные заимствования и ссылки друг на друга в разных НД (более подробно см. в [2.10]). Все указанные НД исходят из правомерности оценки порогового и дозового воздействия ЭМИ на биологические объекты. Главным достоинством НД является то, что они содержат все материалы, необходимые для проведения экспертизы РТО и РЭС, которые можно систематизировать следующим образом: перечень ПДУ для нормируемых характеристик ЭМИ; описание (или перечисление) расчетных методов определения уровней ЭМИ при экспертизе конкретных РТО и РЭС; описание (или необходимые ссылки на другие НД) экспериментальных методов определения (измерения) уровней ЭМИ при экспертизе конкретных РТО и РЭС; описание методик обработки результатов измерений и сравнения полученных экспериментальных данных со значениями ПДУ; перечень измерительных средств с указанием допустимой инструментальной погрешности определения уровней ЭМИ; перечень рекомендуемых мер защиты биологических объектов (людей) от воздействия ЭМИ; перечень факторов, влияющих на методическую погрешность определения уровней ЭМИ в реальных условиях (допустимые фоновые уровни ЭМИ; расположение оператора и местных предметов; удаление от источников помех и т.п.).

По ведомственной принадлежности НД [2.12-2.19; 2.26-2.29 и др.] делятся на две группы: НД, разработанные и утвержденные органами ГСЭН РФ, и НД, разработанные и утвержденные министерствами и ведомствами РФ и согласованные с ГСЭН РФ. По характеру воздействия ЭМИ на окружающую среду (как при контролируемых, так и при неконтролируемых воздействиях) НД различают следующие варианты: изолированное воздействие от одного источника, когда уровни ЭМИ можно непосредственным образом сравнить с ПДУ, приведенными в НД; сочетанное воздействие от двух и более источников, для которых в НД определены одинаковые значения ПДУ одинаковых нормируемых параметров ЭМИ; смешанное воздействие от двух и более источников, для которых в НД определены как одинаковые, так и разные значения ПДУ как одинаковых, так и разных нормируемых параметров ЭМИ; комбинированное воздействие – когда ЭМИ влияет на биорецептор совместно с другими абиотическими факторами.

Недостатком нормативной базы [2.12-2.19; 2.26-2.29], помимо сложности, фрагментарности и в ряде случаев взаимной противоречивости НД, является отсутствие в ней процедуры перехода от ПДУ Э_N к значениям риска R_S. Хотя применение современных экологических методов, даже в рамках принятого санитарно-гигиенического подхода, позволяет существенно расширить возможности экспертизы – особенно при анализе последствий непороговых воздействий ЭМИ; оценке безопасности РТО и РЭС для телевизионного и радиовещания (ТРВ); новейших СПР и ССС и т.п. Примечательно, что на уровне значимых монографий [2.2; 2.8-2.11] указанные недостатки признаются, однако пути их преодоления не предлагаются.

Кратко рассмотрим структуру действующей отечественной нормативной базы по ЭМИ, где основой являются НД, относящиеся к диапазону радиочастот 30 кГц... 300 ГГц (далее при необходимости выделить источники с частотами ниже 30 кГц будем вместо термина «ЭМИ» использовать термин «ЭМП»). Согласно [2.12], оценка изолированного воздействия ЭМИ на население и персонал РТО осуществляется двумя разными способами: для населения (неконтролируемое воздействие) на частотах 30 кГц...300 МГц нормируются эффективные значения напряженности электрического поля Е, В/м; на частотах 300 МГц...300 ГГц – средние значения ППЭ, мкВт/см². Оценка воздействия ЭМИ на персонал осуществляется по величине ЭЭ на частотах 30 кГц...300 МГц согласно формулам

ЭЭ_Е = Е ² · Т, (В/м)²·ч; ЭЭ_Н = Н ² · Т, (А/м)²·ч; (2.1)

а на частотах 300 МГц...300 ГГц – по формуле

ЭЭ_ППЭ = ППЭ · Т, (мкВт/см²)·ч или (Вт/м²)·ч; (2.2)

где Т – время воздействия, ч.

Значения ПДУ для населения на разных частотах равны

30... 300 кГц: Е_ПДУ = 25 В/м; 0,3... 3 МГц: Е_ПДУ = 15 В/м; 3... 30 МГц: Е_ПДУ = 10 В/м; 30... 300 МГц: Е_ПДУ = 3 В/м (кроме средств ТРВ на частотах 48,5-108; 174-230 МГц); 300 МГц... 300 ГГц: ППЭ_ПДУ = 10 мкВт/см² (для антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования – 25 мкВт/см²). (2.3)

Значения ПДУ по ЭЭ на рабочих местах для персонала для разных диапазонов частот определяются как

30 кГц... 3 МГц: ЭЭ_Е = 20000 (В/м)²·ч; ЭЭ_Н = 200 (А/м)²·ч; 3... 30 МГц: ЭЭ_Е = 7000 (В/м)²·ч; 30... 50 МГц: ЭЭ_Е = 800 (В/м)²·ч; ЭЭ_Н = 0,72 (А/м)²·ч; 50... 300 МГц: ЭЭ_Е = 800 (В/м)²·ч; 300 МГц... 300 ГГц: ЭЭ_ППЭ = 200 (мкВт/см²)·ч. (2.4)

Кроме того, НД [2.12] для персонала вводит максимальные (предельно-допустимые) уровни ЭМИ:

30 кГц... 3 МГц: Е_ПД = 500 В/м; Н_ПД = 50 А/м; 3... 30 МГц: Е_ПД = 296 В/м; 30... 50 МГц: Е_ПД = 80 В/м; Н_ПД = 3 А/м; 50... 300 МГц: Е_ПД = 80 В/м; 300 МГц... 300 ГГц: ППЭ_ПД = 1000 мкВт/см². (2.5)

При сочетанном воздействии на биорецептор ЭМИ от N разных источников (РТО или РЭС), для которых установлены одинаковые ПДУ, должны соблюдаться условия

(2.6)

где E_n – напряженность электрического поля, создаваемого n [1; N ] источником в диапазоне частот 30 кГц...300 МГц; ППЭ _n – плотность потока энергии, создаваемая n -ым источником в диапазоне 300 МГц...300 ГГц; E_ПДУ и ППЭ_ПДУ – соответствующие им значения ПДУ.

В случае одновременного смешанного воздействия ЭМИ от N источников, работающих в диапазонах частот с разными значениями ПДУ, вводится критерий безопасности КБ вида:

(2.7)

где N₁ – число источников ЭМИ в диапазоне частот 30 кГц...300 МГц; N₂ – число источников ЭМИ в диапазоне 300 МГц...300 ГГц; N = N₁ + N₂ – общее число источников ЭМИ.

Для излучающих средств ТРВ согласно [2.12] на частотах 48,5 … 108 МГц и 174 … 230 МГц значения ПДУ вводятся в соответствии с формулой Е_ПДУ = 21 f ^-0,37, В/м; где f – значения частоты в МГц.

Санитарно-защитной зоной (СЗЗ) РТО называется площадь, примыкающая к его территории, в пределах которой на высоте 2 м от поверхности Земли уровни ЭМИ как отдельных РЭС, так и совокупности РЭС, соответствуют установленным нормам (например, не превышают ПДУ и др.). Зона ограничения застройки (ЗОЗ) представляет собой территорию, в пределах которой на высоте верхних этажей окружающих РТО зданий уровни ЭМИ как отдельных РЭС, так и совокупности РЭС, соответствуют установленным нормам (ЗОЗ обычно существенно превышает по площади СЗЗ).

В НД [2.12] определен статус СЗЗ и зоны ограничений (другое название ЗОЗ); приведены требования к проведению контроля уровней ЭМИ, создаваемых РТО и их оборудованием, в том числе требования к организации и проведению производственного контроля; перечислены мероприятия по профилактике неблагоприятного воздействия на человека ЭМИ, создаваемых РТО и РЭС. По результатам экспертизы органами ГСЭН РФ и организациями, аккредитованными в установленном порядке, выдается санитарно-эпидемиологическое заключение (СЭЗ) на РТО. Экспертиза по ЭМИ с выдачей СЭЗ проводится на стадии проектирования РТО расчетными (аналитическими) методами; после сдачи объекта в эксплуатацию осуществляется контроль уровней ЭМИ на территории РТО и вблизи него расчетными и экспериментальными (инструментальными) методами. Не требуется СЭЗ на РТО с эффективной излучаемой мощностью не более 200 Вт – на частотах 30 кГц … 3 МГц; 100 Вт – на частотах 3 … 30 МГц; 10 Вт – на частотах 30 МГц … 300 ГГц.

В НД [2.15] регламентируется порядок проведения экспертизы объектов и РЭС, создающих ЭМП промышленной частоты 50 Гц и частот 10 … 30 кГц; ЭМИ частот 30 кГц … 300 ГГц, электростатическое и постоянное магнитное поля, а также ослабляющих геомагнитное поле Земли. Для геомагнитного поля в экранированных помещениях вводится коэффициент ослабления интенсивности К_ГМП, равный отношению вида где – модуль вектора магнитной индукции в открытом пространстве; – модуль вектора напряженности магнитного поля в открытом пространстве; и – соответствующие им значения на рабочих местах персонала в течение смены.

Для электростатического поля ПДУ при воздействии в течение времени не более 1 часа за рабочую смену Е_ПД = 60 кВ/м. При воздействии в течение времени Т > 1 ч за смену значение Е_ПДУ определяется по формуле Е_ПДУ = 60/ Т ^0,5; кВ/м. В диапазоне уровней воздействия Е = 20…60 кВ/м допустимое время Т₀ пребывания персонала на рабочих местах без средств защиты определяется как Т₀ = (60/ E)² ; ч.

Аналогичным образом НД [2.15] определяет ПДУ для магнитной индукции В_ПДУ ; мТл и напряженности Н_ПДУ ; кА/м постоянного магнитного поля – в зависимости от времени воздействия за смену Т минут и условий воздействия (общее – на все тело; локальное – на кисти рук и предплечья работника). Оценка ЭМП промышленной частоты 50 Гц осуществляется раздельно по напряженности электрического поля Е; кВ/м, и напряженности Н; А/м или индукции В; мкТл магнитного поля, дифференцированно в зависимости от времени Т; ч пребывания персонала под воздействием ЭМИ. Максимально-допустимое значение Е_ПД = 5 кВ/м на рабочем месте в течение всей рабочей смены. При уровнях воздействия Е = 5…20 кВ/м допустимое время Т₀ пребывания персонала на рабочих местах определяется по формуле Т₀ = (50/ E) – 2 ; ч. При уровнях E = 20…25 кВ/м допустимое время пребывания персонала Т₀ = 10 мин.; при уровнях E > 25 кВ/м работа без применения средств защиты не допускается.

Допустимое время может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. Время N -кратного пребывания Т_N в течение рабочего дня в зонах с различными уровнями Е_n вычисляется по формуле ч, где t_n – время пребывания в n -ой контролируемой зоне; Т_n – допустимое время пребывания в данной зоне. При этом должно иметь место Т_N £ 8 ч, а различие в уровнях Е для разных контролируемых зон установлено равным 1 кВ/м.

Значения ПДУ для магнитной индукции В_ПДУ ; мТл и напряженности Н_ПДУ ; А/м магнитного поля промышленной частоты 50 Гц, по аналогии с постоянным магнитным полем, НД [2.15] устанавливает для времени воздействия Т = 1 … 8 ч; при импульсном воздействии магнитной составляющей ЭМП с частотой 50 Гц значения Н_ПДУ ; А/м, установлены для разных режимов генерации (в зависимости от длительности импульсов и паузы между ними), также для Т = 1…8 ч.

На частотах 10…30 кГц НД [2.15] устанавливает в качестве ПДУ значения Е_ПДУ = 500 В/м; Н_ПДУ = 50А/м в течение всей рабочей смены и значения Е_ПДУ = 1000 В/м; Н_ПДУ = 100А/м при продолжительности воздействия до 2 ч за рабочую смену. В диапазоне частот 30 кГц … 300 ГГц НД [2.15] повторяет нормы из НД [2.12] для персонала.

Новые НД учитывают специфику проведения экспертизы, свойственную разным видам РТО и РЭС (см. рис. 2.4). Так, например, [2.16] для ЭМИ, создаваемых СПР и ССС, вводит три разных категории ПДУ: для населения, производственного персонала и пользователей мобильной связью. На частотах 27 … 300 МГц нормируются уровни напряженности электрического поля Е, В/м; а на частотах 0,3 … 2,4 ГГц – уровни ППЭ, мкВт/см². Для персонала, обслуживающего базовые станции (БС) в составе СПР и ССС, имеют место нормы (2.1) и (2.2), а значения ПДУ соответствуют (2.4). На территории жилой застройки, внутри жилых, общественных и производственных помещений для ЭМИ, создаваемыми БС, аналогичным образом нормы вводятся в соответствии с (2.3). Для ЭМИ, создаваемыми абонентскими станциями (АС) СПР и ССС (воздействующими в основном на пользователей мобильной связью) НД [2.16] устанавливает следующие ПДУ на частотах:

27 … 30 МГц: Е_ПДУ = 45 В/м; 30 … 300 МГц: Е_ПДУ = 15 В/м;

0,3 … 2,4 ГГц: ППЭ_ПДУ = 100 мкВт/см². (2.8)

Нормы (2.8) также можно считать соответствующими [2.12] – с учетом среднестатистического времени Т £ 2 ч воздействия ЭМИ на владельцев АС по сравнению с персоналом БС (Т = 8 ч в сутки) и население, постоянно проживающее вблизи БС (Т = 24 ч в сутки). Важный для практики вопрос о проверке соответствия ЭМИ, создаваемого АС, нормам (2.8) с помощью измерительного оборудования отечественного производства решен в НД [2.17].

То же относится и к нормам по ЭМИ, создаваемым ЭВМ [2.13] (эти НД используются при экспертизе компьютерных рабочих мест), а также копировально-множительной аппаратуры (КМА) [2.14] и других видов оргтехники, бытового и офисного оборудования. После перехода России на международные нормы для ЭМИ, создаваемых ЭВМ, НД [2.13] соответствует стандарту MPR 1990:8, в соответствии с которым для низкочастотного ЭМИ нормируются уровни напряженности электрического поля Е и плотности магнитного потока В, а также поверхностного электростатического потенциала U_Э и мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения R_Э:

на частотах 5 Гц... 2 кГц: Е_ПДУ = 25 В/м; В_ПДУ = 250 нТл;

на частотах 2... 400 кГц: Е_ПДУ = 2,5 В/м; В_ПДУ = 25 нТл; а также

U_{Э ПДУ} = 500 В; R_{Э ПДУ} = 100 мкР/ч. (2.9)

В разработанных Госстандартом РФ НД [2.27-2.29], определяющих требования к эргономическим параметрам и параметрам безопасности видеотерминалов (ВДТ) ЭВМ, также рассматриваются вопросы организации и проведения экспертизы безопасности ЭВМ по ЭМИ. Однако проблема целесообразности и правомерности применения ПДУ (2.9) для экспертизы рабочих мест, их противоречивости по отношению к НД [2.12-2.19], до настоящего времени удовлетворительного разрешения не нашла – что создает трудности при практическом использовании НД [2.13; 2.27-2.29].

Ограничимся двумя примерами: нормы по ЭМИ для компьютерных рабочих мест, согласно [2.13], отличаются от (2.9) лишь значением напряженности электростатического поля Е_ПДУ = 15 кВ/м. В то же время наиболее важный для практики факт: присутствие на рабочих местах в полосе частот 5 Гц…2 кГц ЭМИ промышленной частоты 50 Гц этим НД лишь констатируется (рекомендацию считать уровни ЭМИ на рабочих местах допустимыми, если разность значений Е при выключенном и включенном состоянии оборудования не превышает 20 В/м, нельзя признать научно обоснованной). То же самое относится к НД [2.14], где для средств КМА нормируется только значение напряженности электростатического поля Е_ПДУ = 20 кВ/м согласно [2.15], хотя в процессе работы КМА создает ЭМИ, близкое по свойствам к компьютерному [2.10].

Анализ зарубежных норм по ЭМИ [2.22-2.23 и др.] содержат обзор [2.21] и [2.5; 2.10]. В зарубежных НД нормируемые характеристики ЭМИ четко делятся на первичные (базовые) и вторичные (производные). Базовые характеристики являются дозиметрическими, они призваны учитывать процессы в тканях организма (внутреннее поле), которые происходят под действием внешнего ЭМИ. Значения ПДУ для вторичных характеристик определяются путем пересчета ПДУ базовых характеристик на внешнее (невозмущенное) поле с введением «коэффициентов запаса» (учитывающих различие условий и последствий воздействия ЭМИ на разные группы биорецепторов). Различие в ПДУ национальных НД обусловлено как разными критериями вредности ЭМИ, принятыми в разных странах, так и разными «коэффициентами запаса».

Зарубежные НД по ЭМИ перекрывают весь частотный диапазон 10 кГц...300 ГГц без исключения; они дают возможность пересчитать ПДУ для кратковременных воздействий любой длительности; включают ПДУ для пиковых значений Е и Н -составляющих ЭМИ, а также для плотности потока энергии в единицу времени ППЭ.

В диапазоне 10 кГц... 10 МГц основой для определения ПДУ считаются биологические эффекты, обусловленные протеканием наведенных токов в тканях живого организма. Базовым параметром здесь является плотность наведенного тока в ткани организма J, А/м²_, а вторичными – напряженности падающих монохроматических невозмущенных электрического Е, В/м, и магнитного Н, А/м, полей, а также ток I, мА, протекающий в тканях тела под воздействием ЭМИ.

На частотах 10 МГц... 300 ГГц базовым считается параметр нагрева тканей тела – удельная поглощенная мощность SAR, Вт/кг (имеется ввиду, что указанная поглощенная мощность будут иметь место в однородной ткани массой не менее 1 кг при равномерном ее облучении, что представляется маловероятным). За единицу массы живой ткани часто принимают 1 г – тогда размерностью SAR становится мВт/г. Вторичными характеристиками ЭМИ, помимо Е и Н, здесь являются плотность потока энергии в единицу времени (мощности) ППЭ, Вт/м², и плотность потока энергии ПЭ, Дж/м².

Значения ПДУ вторичных характеристик рассчитываются из ПДУ базовых характеристик с использованием модели наиболее неблагоприятных условий взаимодействия ЭМИ с окружающей средой. Субъективностью этой модели и объясняется разброс «коэффициентов запаса» для ПДУ вторичных характеристик ЭМИ в разных НД. В качестве контролируемых параметров при этом фигурируют как пиковые, так и усредненные за время 6 мин. значения характеристик ЭМИ.

В зарубежных НД, как и в российских, вводится разделение условий воздействия на контролируемые и неконтролируемые; по длительности воздействия различают три вида ЭМИ: продолжительное (более 6 мин); кратковременное (менее 6 мин); импульсное (менее 20 мС за каждые 100 мС наблюдения). Более подробно нормативные базы по ЭМИ стран Евросоюза; Англии, США и Канады рассмотрены в [2.5; 2.10; 2.21 и др.].

Из сопоставления между собой российских и зарубежных НД видно, что на частотах ниже 300 МГц (которая является как бы граничной для отечественных НД) значения ПДУ, приводимые в разных НД, в целом вполне удовлетворительно соответствуют друг другу. На частотах выше 300 МГц отечественные нормы по ЭМИ являются заметно более «жесткими» по сравнению с зарубежными. Нормирование базовой характеристики SAR в зарубежных НД вместо ППЭ в отечественных НД существа дела не меняет (см. сравнительный анализ в [2.10] и данные таблицы 2.6 в разделе 2.10).