Свойства и загадки электромагнитного смога

Источниками электромагнитного смога являются все устройства передающие, потребляющие и генерирующие электромагнитную энергию. Наши многолетние наблюдения и измерения, позволяют отнести к источникам неионизирующих излучений все электробытовые приборы: от настольной лампы, пылесоса, стиральной машины до электробритвы. Так, излучения от бытовых приборов создают магнитные индуктивные поля от 0.15 до 4 - 5 мТл [24] . Особая роль в создании неблагоприятной электромагнитной обстановки принадлежит антеннам локаторов, телецентров, радиостанций, а также линиям электропередачи (ЛЭП, воздушные внутриквартальные линии и т.д.). Несмотря на общую тенденцию существующих техногенных загрязнений к глобализации, электромагнитный смог, должен отличаться от других видов и форм загрязнений окружающей среды. Попытаемся определить это явление следующим образом.

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

В чём же проявляется электромагнитный смог?

Электромагнитные загрязнения окружающей человека среды проявляются в существовании реальных полей в данной точке пространства, которые можно обнаружить по признакам физических взаимодействий. Возможны три варианта: превышение естественного фона (что практически установить очень трудно), превышение нормативного уровня и ниже нормативного уровня.

Для загрязнений этим фактором свойственно: сравнительная легкость установления источника и относительная локальность. Локальность обнаруживается в том, что измеряемые признаки существования поля распространяются на незначительное расстояние от источника. Область загрязнения легко определить инструментально или расчётным способом по формуле Введенского [13]. Напряжённость поля и другие его энергетические характеристики в воздухе обратно пропорциональны квадрату расстояния от источника.

Приборы для измерения неионизирующих излучений должны иметь погрешность не более 20 %. При измерениях полей следует учитывать поляризацию поля (его векторность или направленность энергетического потока). Лучше всего эту особенность учитывает измеритель ближнего поля НФМ-1 (производство ГДР, 1980-82 гг.), который почему-то в последнее время, незаслуженно забыт. Его специальные измерительные зонды позволяют по отклонению стрелки найти главный вектор поля.

Измеритель В&Е - метр, рекомендуемый для оценки ЭМ-полей дисплеев, таким свойством не обладает, поскольку его приёмная антенна смонтирована в самом зонде. Новое издание СанПин [4] для вычислительной техники, не учитывает эти отличия и даже не упоминает о НФМ-1. Мы пользуемся этим прибором уже двадцать лет и должны сказать, что все измерители, выпускаемые в последнее время, по своим возможностям и другим свойствам, всё-таки не могут достигнуть его уровня.

На прилагаемом рисунке попытались классифицировать итоги наших исследований электромагнитного загрязнения как окружающей, так и производственной среды. Разделим источники смога на три категории: 1) Установлены на открытой местности (внешние), 2) Находятся внутри помещений (внутренние), 3) Природные (Планетарные). Роль последних в формировании загрязнений может быть только способствующей.

Передающие радиотехнические объекты (ПРТО) и высоковольтные линии электропередач (ВЛ ЛЭП) создают достаточно напряжённые локальные поля на отдельных участках местности.

Из курса физики известно, что ток проходя по проводнику, создаёт вокруг него электрическое поле, которое можно обнаружить по отклонению, например, стрелки компаса. Также и линии электропередач (ЛЭП) разной мощности создают на прилегающей территории электромагнитное поле промышленной частоты, протяжённость которого зависит от мощности и коэффициента полезного действия передачи (КПД). По сути, эти поля являются следствием потери перекачиваемой по проводам, энергии, поскольку пока ещё не изобрели способы её передачи с КПД равным 100%.

В России, для населения, предельно-допустимые уровни (ПДУ) электрических полей промышленной частоты [5] создаваемых высоковольтными линиями составляют 0.5 кВ/м внутри помещений и 1.0 кВ/м на территории жилой застройки. Нормативы распространяются лишь на ЛЭП с напряжением 330-1500 кВ. Для линий меньшего напряжения санитарно-защитные зоны не устанавливаются, применяются техническое обоснование зоны ограничений. Так, на расстоянии 20 м от ЛЭП 110 кВ запрещено строительство, возделывание культурных растений, их поливка, нахождение человека во время грозы [18,23].

Районные распределительные подстанции не являются какими-то особыми источниками смога. Как правило, в их служебных и производственных помещениях признаки поля отсутствуют - заземление оборудования достаточно на -

		Рис.: Классификация электромагнитного смога

дёжно. На территории станции, под "гирляндами" изоляторов можно обнаружить весьма высокие уровни электрического поля. Но, она относится к участку временного пребывания людей.

Приведём несколько примеров по особенностям электромагнитного загрязнения окружающей среды. Так, в районе телецентра г. Уфы, в конце 80-х годов, обнаруживали напряжённость ЭМП ультравысокочастотного диапазона от 1 до 4 В/м при нормативе 5 В/м (в зависимости от расстояний и погодных условий). На крыше двух высотных зданий на проспекте Октября также находили значительную напряжённость полей (до 320-450 в/м) обусловленную скоплением передатчиков излучающих волны самой разной длины [6]. Наибольший вклад в смог на этих крышах определён антеннами сотовой связи. Необходимо знать, что электромагнитная волна легко проникает через стекло и очень плохо через плотные перекрытия. Это очень важно при рассмотрении проектов установки ПРТО в городской застройке с лоджиями и балконами.

Другим примером является недавнее сообщение по анализу электромагнитной обстановки в Финском заливе, где размещены ПРТО системы безопасности мореплавания [11]. Авторы пришли к выводу, что глобальные загрязнения от этих объектов в акватории залива, отсутствуют. Местные загрязнения не выходят за рассчитанные границы санитарно-защитной зоны.

Конечно, всё зависит от грамотного санитарного и технического надзора за размещением внешних источников. Там, где не выполняются требования действующих документов, допускается скопление ПРТО, их неправильная ориентация может привести не только к созданию электромагнитного смога в ограниченной местности, но и появлению проблем электромагнитной совместимости разных излучающих устройств. Последняя, например, характеризуются неустойчивостью приёма и передачи теле- и -радиосигнала.

Тенденция к глобализации внешнего электромагнитного смога может наблюдаться в крупных населённых пунктах, когда все крыши зданий буквально "истыканы" антеннами ("тарелками") ПРТО, линии электропередач (от осветительных до транспортных) достигают большой плотности, все улицы залиты неоновым светом реклам и пр. К сожалению, в доступной научной литературе за последнее время сообщений по изучению таких ситуаций, не нашли.

Должны также отнести к электромагнитному смогу в окружающей среде и такое явление, как "паразитарные блуждающие токи". Оно хорошо известно работникам водопроводных организаций, жилищно-коммунального хозяйства. Стенки водопроводных, отопительных труб, проложенные в грунте в отдельных местах, через короткое время разрушаются, образую что-то вроде "решета". Для снижения влияния "блуждающих токов" предусмотрены специальные рекомендации.

Наблюдали такую ситуацию. В одной медико-санитарной части ежегодно, в летний ремонт, перед самым входом в здание, меняли 10 м отопительной трубы, Паразитарные токи буквально съедали её стенки. Заземление не помогало. В конце концов, трубы проложили в обход этого "заколдованного места". Эффект оказался потрясающим – до сих пор эти трубы действуют и не требуют замены. Мы плохо знаем особенности влияния электромагнитного загрязнения окружающей среды на здоровье человека, но на данном примере хорошо виден ущерб от этого фактора для хозяйственной деятельности человека.

Интенсивный (глобальный) электромагнитный смог на открытой местности создать значительно труднее, чем в помещениях. В помещениях возникают весьма интересные казусы. Например, в производственном здании цеха листового стекла (ОАО "Салаватстекло") на первом этаже размещены мощные преобразователи тока промышленной частоты. Однако, ни на первом, ни на втором, этажах каких-либо признаков ЭМП не нашли. На третьем этаже, на высоте 0.5 м от пола, обнаружено напряжённое поле от 2 до 5 кВ/м. И, как раз в точке, где помещён рабочий стол заведующей санитарной лабораторией.

Проходя через железобетонную стену излучение от высоковольтного генератора (задняя стенка) дисплея без особой защиты, может образовать (за счёт индукции, наверное) с другой стороны (на наружной) поверхности стены овальное пятно диаметром до 50 см, которое и обнаруживается прибором.

Можем привести весьма интересный случай. На участке сборки мелких деталей в Салаватском оптико-механическом заводе, большинство женщин-сборщиц предъявляли жалобы по поводу плохого самочувствия, на постоянные головные боли, раздражительность, нарушение сна. Причина была заключена в газоразрядных лампах укреплённых над сборочными столами, на уровне висков работниц. Эти лампы, предназначенные для общего освещения, создавали вокруг себя, напряжённость электрического поля от 1 до 3 кВ/м.

Таким же действием обладают настольные лампы, выпускаемые Новгородским заводом (Санкт-Петербург). Так, в помещениях ООО "Химспецтранса" (2000 г.) они создавали в зависимости от влажности воздуха на расстоянии до 20-30 см электрическое поле промышленной частоты 1-2-5 кВ/м.

Принятая схема электроснабжения бытовых и производственных зданий предполагает существование двух систем. Существует осветительная двухфазная сеть с напряжением 220 В и силовая, трёхфазная, с напряжением 380 В.

Трехфазная система заземлена достаточно надёжно [7]. Электрические излучения от оборудования с питанием от силовой системы не обнаруживаются. Только в случае, если в устройстве станков, аппаратов предусмотрены какие-то блоки (выпрямительные, частотные и пр.), то можно выявить соответствующие поля, распространяющиеся на незначительные расстояния. Например, склеивающая машина "ПОНИ" в типографии многих издательств (потребитель промышленной сети), имеет особый блок, который излучает электромагнитное поле напряжённостью 20-30 в/м.

Другое дело осветительная сеть 0.4 кВ. В ней заземление предусмотрено только для корпусов электрораспределительных щитов [15,16]. Розетки и выключатели в действующей на данное время осветительной сети любых зданий и сооружений могут создавать значительные по напряжённости электрические поля на расстояниях до 50 см.

Перечисленные выше факты имеют большое значение для понимания причин обсуждаемого явления, которые рассмотрим чуть позже. Отметим выделяемые нами, некоторые общие свойства ЭМ - смога в помещениях.

1. Распространение электрического поля от розеток и выключателей двухфазной осветительной сети (сила тока 6А, напряжение 220в, промышленная частота 50 Гц) занимает незначительную область от 1-10 до 30-50 см.

Напряжённость поля от этих источников снижается чаще всего, по экспоненте и протяжённость поля, в первую очередь, зависит от влажности (электропроводности) воздуха.

2. В некоторых помещениях [8] с оборудованием работающем на высоких частотах при больших потребляемых мощностях, можно обнаружить "сеточку", в которой узлы представляют точки с зарядом (на разных высотах). Сетка деформирована по отношению к окну, где влажность более высокая (на 2-5%).

3. При наличии в помещении компьютеров, также можно обнаружить "нейтральные" и "заряженные" точки. Однако эта сеть трудноуловима и требует тщательных измерений (недостаточная мощность поля). Любое передвижение персонала вблизи ПЭВМ вызывает изменение векторности поля – перераспределение энергии поля.

4. В документах 70-х годов прошлого века существовало ныне забытое правило: в одном помещении нельзя размещать разнотипные излучающие устройства. Его применяли в проектировании и устройстве стационарных локаторов, электронно-вычислительных машин (ЕС - 1036 и др.), радиостанций и т. д.

Нарушение этого правила сейчас встречается повсеместно. Пример: в дисплейном зале справочной городской телефонной сети в три ряда были установлены столы с видеотерминалами марки "Robotron". Только один дисплей был другого типа (производство Болгарии) [9]. Вокруг него выявили наибольшую интенсивность электромагнитного поля. Телефонистки, работающие с этим устройством, постоянно болели, предъявляли жалобы на плохое самочувствие и пр.

Часто встречали ситуации, когда в одной комнате находились несколько компьютеров разных стандартов сборки. Например, шведской (очень строгой по отношению к излучениям) и корейской (менее строгой). Наибольшая интенсивность полей оказывалась у шведского и именно, этот экран требовал применения защитного фильтра. Практически, существовал "переток" или "обмен" зарядами - любое поле стремится к равновесному состоянию.

5. Когда помещение перегружено ПЭВМ и имеет открытые (без сплошной осветительной арматуры) газоразрядные осветительные лампы под потолком, различные приборы и устройства, то вся напряжённость полей оказывается на телефонах, на корпусах бытовых вентиляторов и пр. Слаботочные и маломощные устройства являются своеобразными накопителями избыточной энергии (токов утечки или паразитарных токов).

6. Неоднократно наблюдали случаи, когда такую роль выполняли батареи отопления. Так, в районе ул. Шафиева есть дом, в котором можно подключить к батареям бытовой радиоприёмник и слушать передачи на длинных волнах, поскольку рядом с домом размещена радиостанция (ул. Лесотехникума). Практически, этот дом представлял своими санитарно-техническими сетями обычную радиопринимающую антенну.

7. От выключенных приборов, телевизоров, дисплеев, электрочайников и пр. можно обнаружить излучения ЭМ - волн промышленной частоты, если они не отсоединены от осветительной сети.

8. Скопление зарядов на маломощных и нейтральных устройствах и предметах (корпуса телефона, вентилятора, батареи, гвоздь, вбитый в стену и т.д.) также являются неотъемлемыми признаками загрязнения. В целом, в обычном помещении, где используют ПЭВМ, ксероксы и иные устройства, обнаруживается поле напряжённостью 1-2 В/м для частот до 400 кГц и 1-3 кВ/м для промышленной частоты.

Вернёмся к нашей классификации электромагнитного смога, представленной на рисунке. В нём отмечен пункт "смешанный смог". Это название обозначает суммарное воздействие на совремённого человека электромагнитных загрязнений окружающей среды и помещений. При этом влияние электромагнитного смога может быть непрямым – опосредованным. Наличие в воздухе помещений электромагнитного поля, электрических зарядов на фоне загрязнения химически реактогенными веществами может оказаться такой же причиной образования новых веществ.

В районах крупных нефтехимических узлов возможны такие условия, когда существующие атмосферные загрязнения могут вступать между собой в химические реакции [3]. Такие же процессы могут происходить и в производственных помещениях и, наверное, с большой вероятностью. Какие новые соединения при этом образуются сказать трудно, поскольку они зависят от погодных условий, солнечной инсоляции и пр. Логично предположить, что наличие электрического загрязнения, пусть очень малой интенсивности, может ускорить эти реакции, изменить их направленность.

Ведущим признаком электромагнитного смога являются подпороговые (ниже предельно-допустимых уровней) интенсивности поля в помещениях и превышения ПДУ на небольших расстояниях от источников. Такую ситуацию невозможно оценить действующими нормативами, поскольку они обоснованы единицами измерения напряжённости поля и/или тепловым эффектом. Эти единицы относятся к физическим величинам и не учитывают мощность воздействия на человека, его ответ на это воздействие. Точно также, для измерения шума можно применить единицы звукового давления - Па (Паскаль) и логарифмическую шкалу децибел. Децибелы учитывают пороги слышимости и болевого ощущения человека. Единицы давления отражают только физические свойства энергии. Нам думается, что для измерения и нормирования описанного явления следует применять:

1. Показатели мощности поля (так при высоких напряжённостях поля до 60 – 120 В/м рядом с корпусом дисплея неблагоприятное влияние его на человека проблематично, поскольку потребляемая устройством мощность не более 50 Вт/ч и излучаемая - не более 5 Вт);

2. Единицы энергетической нагрузки (экспозиции [7,25,26]);

3. Единицы и понятия дозо - эффективных зависимостей, и в частности, разницу между дозой поглощенной и дозой действующей (как это принято в дозиметрии радиоактивного воздействия).

В целом, задача дальнейшего развития гигиенического нормирования фактора заключена в поисках наиболее адекватных биологическим организмам подходов для создания методики корректной и удобной оценки. Для этого надо знать причины явления, а они недостаточно изучены и известны специалистам..

Дата добавления: 2015-07-20