Установлено, что в любой точке поля в электроустановках сверхвысокого напряжения (выше 330 кВ) поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля. На основании этого был сделан вывод, что отрицательное действие электромагнитных полей электроустановок сверхвысокого напряжения (50 Гц) обусловлено электрическим полем, то есть нормируется напряженность Е, кВ/м. Это представляется особенно важным с учетом того, что в России очень широко как в никакой другой стране распространены ЛЭП столь высокого напряжения, включая районы с высокой плотностью населения.
Электропроводка
Наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания, а также распределительные щиты и трансформаторы. В помещениях, смежных с этими источниками, обычно повышен уровень магнитного поля промышленной частоты, вызываемый протекающим электротоком. Более 90% площади жилого помещения, по внешней стене которого проходит распределительный кабель электропроводки, может иметь уровни магнитного поля, превышающие 0,2 мкТл. Уровень электрического поля промышленной частоты при этом обычно не высокий и не превышает ПДУ для населения 500 В/м.
|
|
Рис.4. Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля - кабельная линия, проходящая в подъезде по внешней стене комнаты | Рис.5. Распределение магнитного поля промышленной частоты в жилом помещении. Источник поля- общий силовой кабель подъезда |
Примеры распределения магнитного поля промышленной частоты в помещениях приведены на рисунках 4 – 5. Зеленым цветом показана зона с безопасным для здоровья уровнем магнитного поля.
Электротранспорт
Электротранспорт (троллейбусы, трамваи, поезда метрополитена и т.п.) является мощным источником электромагнитного поля в диапазоне частот 0-1000 Гц. При этом в роли главного излучателя в подавляющем большинстве случаев выступает тяговый электродвигатель (для троллейбусов и трамваев воздушные токоприёмники по напряженности излучаемого электрического поля соперничают с электродвигателем). Источниками магнитного поля в электропоездах также являются пускотормозные соединения, групповые переключатели, токонесущий провод.
Проведенные исследования свидетельствуют о наличии вариаций МП в салонах для пассажиров и в кабинах водителей в ультранизкочастотном диапазоне (УНЧ) от 0 до 50 Гц. Уровни индукции МП, измеренные в салонах электротранспорта приведены в табл. 3. Максимальные уровни напряженности электрического поля достигают 18 В/м и не превышают предельно допустимых значени
Таблица 3
Величина магнитной индукции для некоторых видов электротранспорта
Вид транспорта и род потребляемого тока | Среднее значение величины магнитной индукции, мкТл | Максимальное значение величины магнитной индукции, мкТл |
Пригородные электропоезда | ||
Электротранспорт с приводом постоянного тока (электрокары и т.п.) |
Наибольшие уровни магнитных полей регистрируются на платформах и в вагонах электропоездов при их разгоне и торможении. Измерения показали, что при ускорении движения напряженность постоянного магнитного поля увеличивается в 10 раз, возрастает и переменное поле (в диапазоне 5-2000 Гц), превышая в отдельных местах вагона допустимые нормы. Всплески магнитных полей во время движения достигают десятков и сотен мкТл. Для сравнения: в период больших геомагнитных бурь амплитуды колебаний постоянного МП достигают 0,2-0,3 мкТл на низких широтах и 1,0 мкТл на высоких широтах.
Теле - и радиостанции
На территории России в настоящее время размещается значительное количество передающих радиоцентров (ПРЦ) различной принадлежности. Они размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре ПРЦ 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. Мощность передатчиков достигает 250 кВт и более.
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. Эта 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 (ПРЦ НЧ, СЧ и ВЧ). 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.
Таблица 4
Основные характеристики передающих радиотрансляционных центров
Тип радиотрансляционного центра | Нормируемая напряженность электрического поля, В/м | Нормируемая напряженность магнитного поля, А/м | Особенности |
Радиостанции ДВ –частоты 30-300 кГц, мощности передатчиков 300 – 500 кВт |
(на расстоянии 30м от антенны) | 1,2 (на расстоянии 30 м от антенны) | Наибольшая напряженность поля достигается на расстояниях менее одной длины волны от излучающей антенны |
Радиостанции СВ –частоты 300 кГц – 3 МГц, мощности передатчиков 50 - 200 кВт |
(на расстоянии 30 м) (на расстоянии 100 м) (на расстоянии 200 м) | нет данных | Вблизи антенны (на расстояниях 5 – 30 м) наблюдается некоторое понижение напряженности электрического поля |
Радиостанции КВ –частоты 3 – 30 МГц, мощности передатчиков 10 – 100 кВт |
(на расстоянии 100 м) | 0,12 (на расстоянии 100 м) | Передатчики могут быть расположены на густо застроенных территориях, а также на крышах жилых зданий |
Телевизионные радиотрансляционные центры – частоты 60 -500 МГц, мощности передатчиков 100 кВт – 1МВт и более |
(на расстоянии 1000 м от антенны) | нет данных | Передатчики обычно расположены на высотах более 110 м над средним уровнем застройки |
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 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. Характеристики радиостанций различных диапазонов приведены в табл.4.
Специфика размещения и режимов работы технических средств телевидения определяет их как источники загрязнения полем крупных населенных пунктов. Экологическую опасность ЭМП технических средств телевидения определяют следующие факторы:
- размещение в центре населенных пунктов;
- одновременная трансляция нескольких телевизионных и радиовещательных программ;
- размещение антенн на опорах различной высоты;
- направленность антенн на зону обслуживания, в том числе и на прилегающую территорию;
- сравнительно высокие излучаемые мощности каждого технического средства – от сотен ватт до 50 кВт;
работа в диапазонах очень высоких (ОВЧ) и ультра высоких частот (УВЧ), где выявлена повышенная биологическая активность ЭМП.
В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.
Спутниковая связь
Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутников – ретрансляторов, находящихся на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженный 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.
| |||
Рис. 6. График распределения плотности потока электромагнитного поля на высоте 2 м от поверхности земли в районе установки антенны спутниковой связи |
Типичный расчетный график распределения ППЭ на высоте 2 м от поверхности земли в районе размещения антенны спутниковой связи приведен на рис.6.
Таблица 5
Азимут линии расчета плотности потока энергии, градус | |
Мощность, излучаемая антенной, Вт | |
Угол наклона антенны относительно горизонта, градус | |
Высота линии расчета плотности потока энергии, м | |
Азимут линии расчета плотности потока энергии, градус |
Существуют два основных возможных опасных случая облучения:
· непосредственно в районе размещения антенны;
· при приближении к оси главного луча на всем его протяжении.
Бытовые электроприборы
Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками электромагнитных полей. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа (см. рис.7). Все ниже приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.
Таблица 6
Величина магнитного поля (МП), регистрируемого в процессе работы различных электроприборов в зависимости от расстояния, мкТл
Электроприборы | Расстояние от электроприбора | ||
0,03 м | 0,3 м | 1 м | |
Микроволновая печь | 75 – 200 | 4 – 8 | 0,3 – 0,8 |
Стиральная машина | 0,8 – 40 | 0,2 – 3,0 | 0,01 – 0,2 |
Электропечь | 6 – 200 | 0,4 – 4,0 | 0,01 – 0,1 |
Лампа дневного света | 40 – 400 | 0,5 – 2,0 | 0,01 – 0,3 |
Телевизор | 2,5 - 50 | 0,04 – 2,0 | 0,01 – 0,2 |
Значения магнитного поля тесно связаны с мощностью прибора, – чем она выше, тем выше магнитное поле при его работе. Важным фактором является и расстояние до прибора, и время работы с ним. Например, телевизор - сильный источник магнитного поля, но ведь никому не придет в голову сидеть ближе метра от экрана. А вот далеко небезопасная люминесцентная лампа может часами гореть в светильнике в 15 см от нашей головы.
| |||
Рис. 7. Средние уровни магнитного поля промышленной частоты бытовых электроприборов на расстоянии 0,3 м.
|
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.
Микроволновые печи
Микроволновая печь (или СВЧ-печь) в своей работе использует для разогрева пищи электромагнитное поле, называемое также микроволновым излучением (СВЧ-излучением), рабочая частота которого составляет 2,45 ГГц. Кроме СВЧ-излучения работу микроволновой печи сопровождает интенсивное магнитное поле, создаваемое током промышленной частоты 50 Гц, протекающим в системе электропитания печи. При этом микроволновая печь является одним из наиболее мощных источников магнитного поля в квартире.
Современные микроволновые печи оборудованы достаточно совершенной защитой, которая не дает электромагнитному полю вырываться за пределы рабочего объема. Вместе с тем, по разным причинам часть электромагнитного поля проникает наружу, особенно интенсивно, как правило, в районе правого нижнего угла дверцы.
В бытовых условиях однократное кратковременное включение (на несколько минут) не оказывает существенного влияния на здоровье человека. Однако сейчас часто бытовая микроволновая печь используется для разогрева пищи в кафе и в сходных 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.
Сотовая связь
Современные методы мобильной сотовой радиосвязи всего за несколько лет получили чрезвычайно широкое распространение во всем мире. По литературным данным, к настоящему времени число пользователей радиотелефонами только в европейских странах превысило 50 млн. человек, в Росси – более 1 млн. Причем эти цифры быстро и неуклонно растут.
Сеть сотовой связи состоит из прилегающих друг к другу ячеек («сот») радиусом 0,5–10 км, которые обеспечивают полный охват зоны обслуживания (город, район, область). Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (МРТ).
Рис. 8 |
Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами в режиме приема и передачи сигнала, вследствие чего БС и МРТ являются источниками электромагнитного излучения в УВЧ диапазоне. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц.
Данные, характеризующие основные параметры сотовой радиосвязи, применяемой на территории России, представлены в табл. 7.
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. 8 и 9).
Таблица 7
Основные характеристики систем сотовой связи
Наименование системы, принцип передачи информации | Рабочий диапазон базовых станций, МГц | Рабочий диапазон мобильных аппаратов, МГц | Максимальная излучаемая мощность базовых станций, Вт | Максимальная излучаемая мощность мобильных аппаратов, Вт | Радиус покрытия единичной базовой станции, км |
NMT450 (аналоговый) | 463-467,5 | 453-457,5 | 1-40 | ||
AMPS (аналоговый) | 869-894 | 824-849 | 0,6 | 2-20 | |
DAMPS (IS – 136, цифровой) | 869-894 | 824-849 | 0,2 | 0,5-20 | |
CDMA (цифровой) | 869-894 | 824-849 | 0,6 | 2-40 | |
GSM – 900 (цифровой) | 925-965 | 890-915 | 0,25 | 0,5-35 | |
GSM– 1800 (цифровой) | 1805-1880 | 1710-1785 | 0,125 | 0,5-35 |
Исходя из технологических требований построения системы сотовой связи, диаграмма направленности антенн в вертикальной плоскости рассчитана таким образом, что основная энергия излучения (более 90 %) сосредоточена в довольно узком "луче" (рис. 9). Он всегда направлен в сторону от сооружений, на которых находятся антенны БС, и выше прилегающих построек, что является необходимым условием для нормального функционирования системы.
| |||
Рис. 9. Распределение энергии излучения антенны БС |
Максимальная излучаемая мощность антенн базовой станции (составляет 20-100 Вт) определяется нагрузкой, то есть 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 станции, дня недели и других факторов. В ночные часы загрузка станций практически равна нулю. Проведенными исследованиями установлено, что вблизи мест размещения базовых станций уровни ЭМП не превышают гигиенических нормативов.
Мобильные радиотелефоны
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.
Радарные установки
Радиолокационные и радарные установки имеют обычно антенны рефлекторного типа («тарелки») и излучают узконаправленный радиолуч. 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 иных 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. Так 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 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 имеет мощность передатчика не превышающую 10 Вт/м2, что на порядок меньше, чем у аэродромных радаров.
Сравнение уровней создаваемых радарами полей с другими источниками СВЧ - диапазона приведено на рис.10.
| |||
Рис.10. Уровни ЭМП 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.
Персональный компьютер
Компьютер как источник переменного электромагнитного поля
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. Как правило, в его основе – устройство на основе электронно-лучевой трубки. ПК 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.8).
Таблица 8
ПК как источник ЭМП
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 | 0 Гц, 20 - 100 кГц |
Дисплеи с электронно – лучевыми трубками (ЭЛТ) являются потенциальными источниками мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, видимого, радиочастотного, сверх- и низкочастотного ЭМИ. Источниками ЭМИ радиочастотного и низкочастотного диапазонов могут являться система горизонтального отклонения луча ЭЛТ дисплея, работающего на частотах 15-53 кГц, блок модуляции луча ЭЛТ – 5-10МГц, система вертикального отклонения и модуляции луча ЭЛТ – 50-81 Гц.
Излучательные характеристики монитора:
· электромагнитное поле монитора в диапазоне частот 20 Гц - 1000 МГц;
· статический электрический заряд на экране монитора;
· ультрафиолетовое излучение в диапазоне 200 - 400 нм;
· инфракрасное излучение в диапазоне 1050 нм - 1 мм;
· рентгеновское излучение > 1,2 кэВ.
|
Рис.11. Спектральная характеристика излучения монитора в диапазоне 10 Гц–400 кГц |
Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц. Электромагнитное поле имеет электрическую (Е) и магнитную (Н) составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка Е и Н производится раздельно. Пример спектральной характеристики ПК в диапазоне 10 Гц - 400 кГц приведен на рис.11.
В 1998 году Северо-западным научным центром гигиены и общественного здоровья Министерства Здравоохранения выполнена работа по контролю соответствия уровней ЭМП на рабочем месте пользователя требованиям гигиенических норм РФ. Данные о зафиксированных значениях поля при обследовании более 120 рабочих мест пользователей ПК приведены в табл. 9.
Таблица 9
Диапазон значений электромагнитных полей, измеренных на рабочих местах пользователей ПК
Наименование измеряемых параметров | Диапазон частот 5 Гц - 2 кГц | Диапазон частот 2 - 400 кГц |
Напряженность переменного электрического поля, В/м | 1,0 - 35,0 | 0,1 - 1,1 |
Индукция переменного магнитного поля, нТл | 6,0 - 770,0 | 1,0 - 32,0 |
Наличие в помещении нескольких компьютеров со вспомогательной аппаратурой и системой электропитания создает сложную картину электромагнитного поля. Рисунок 12 иллюстрирует типичный пример распределения 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. 12. Пример типичного распределения магнитного поля в диапазоне от 5 Гц до 2 кГц в помещении, оснащенном компьютерами |
Компьютер как источник электростатического поля
При работе монитора на экране кинескопа накапливается электростатический заряд, создающий электростатическое поле (ЭСтП). В разных исследованиях, при разных условиях измерения значения ЭСтП колебались от 8 до 75 кВ/м. При этом люди, работающие с монитором, приобретают электростатический потенциал, который колеблется в диапазоне от -3 до +5 кВ. 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.
Независимо от нашего желания все выше перечисленные техногенные источники могут окружать нас каждый день, действовать на нас в течение многих часов с интенсивностью, существенно превышающей параметры воздействия от источников естественного происхождения.
2. Воздействие ЭМП на биосистемы
Более 10 тыс. публикаций посвящено отдельным вопросам воздействия ЭМП на человека и природу. К настоящему времени, по данным экологов и врачей-гигиенистов известно, что все диапазоны электромагнитных полей оказывают влияние на здоровье и работоспособность людей, на отдаленные последствия. Доказано, что наиболее чувствительной системой организма к действию ЭМП является центральная нервная система. Человек не способен физически ощущать окружающее его ЭМП, однако оно вызывает уменьшение его адаптивных резервов, снижение иммунитета, работоспособности, увеличивает риск заболеваний. Энергетическая нагрузка от электромагнитных излучений в промышленности и в быту возрастает постоянно в связи со стремительным расширением сети источников физических полей электромагнитной природы, а также с увеличением их мощностей.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 29 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
