ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИЗЛУЧЕНИЙ, Защита от электромагнитных полей - Теоретические основы защиты окружающей среды

Лекция 20 ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИЗЛУЧЕНИЙ

Влияние физических, особенно электромагнитных, полей на биосферу разнообразно и многогранно. В результате антропогенной деятельности увеличивается общий электромагнитный фон окружающей природной среды не только в количественном, но и в качественном отношении.

В отличие от механических колебаний электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме, т.е. в пространстве, не содержащем атомов, но они ведут себя подобно механическим волнам, в частности, имеют конечную скорость и переносят энергию. Наибольшая скорость электромагнитных волн характерна для вакуума (скорость света 300 тыс. км/с). Энергия электромагнитного поля (ЭМП) пропорциональна четвертой степени частоты его колебаний.

Защита от электромагнитных полей

Нормативы воздействия ЭМП. Электромагнитное поле, как особая форма существования материи, характеризуется целым рядом параметров - частотой, напряженностью электрического и магнитного полей, фазой, поляризацией, видом модуляции, структурой и т. д. Биологическая активность почти всех перечисленных параметров уже доказана и степень их воздействия учтена в установленных предельно допустимых уровнях.

Длина электромагнитных волн от 10⁷ км до 10^{-11 см. В зависимости от их длин и частот принято выделять ионизирующие излучения (гамма- и рентгеновские), излучения оптического диапазона (ультрафиолетовое, видимый свет, инфракрасное), радио- и низкочастотный диапазон.}

Принято нормировать электромагнитные поля отдельно для производственного персонала и населения, т.е. людей профессионально связанных и несвязанных с производством и работой в электромагнитных полях. При этом учитывается, что облучение населения может производиться круглосуточно, а производственный персонал попадает в поле действия электромагнитных полей только на производстве. В связи с этим предельно допустимые уровни для производственного персонала в 2...3 раза выше, чем для населения.

Предельно допустимые уровни электромагнитных полей на производстве не должны превышать на рабочих местах производственного персонала, а для населения - на селитебной территории, под которой понимается территория населенного пункта, отведенная под жилые кварталы, общественные здания, парки, бульвары и т.п. Обобщенные санитарно-гигиенические нормативы воздействия электромагнитных полей приведены в табл. 20.1.

Таблица 20.1. Санитарно-гигиенические нормативы воздействия электромагнитных полей

Диапазон, области применения	Нормируемые параметры	Допустимые значения
Постоянное магнитное поле, условия труда	В, мкТл	ПДУ - 10
Электростатическое поле, условия труда	E, В/м	ПДУ - 60; ДУ = 60/t^0,5, где t = 1,2,3,..,9 ч, в остальное время E ≤ 20
Переменные электромагнитные поля 50 Гц, условия труда	E, В/м	ПДУ - 25 (без средств защиты) <5-2 ч 5...10 - 3 ч > 10... 15 - 90 мин 15...20 - 10 мин > 20...25 - 5 мин
20...22 кГц, население	E, В/м	Eпду = 0,5
0,06...300 МГц, условия труда	В, мкТл E, В/м В, мкТл	B_ПДУ = 5 E_пду = 50 (0,06...3 МГц) E_пду = 20 (3...30 МГц) E_пду= 10 (30...50 МГц) E_пду = 5 (50...300 МГц) B_пду = 6,3 (0,06... 1,5 МГц) В_пду = 0,38 (30...50 МГц)
0,3...300 ГГц, условия труда	ППЭ (предельная поглощаемая энергия), Вт/м²	ППЭ_пду = 10 Дж/м² (энергетическая нагрузка) ППЭ_пду = 20 (от вращающихся и сканирующих антенн) ППЭ_пду = 2 (в других случаях)

В производственных и бытовых условиях на человека оказывает воздействие широкий спектр электромагнитных полей и излучений (ЭМП и ЭМИ).

В качестве предельно допустимого уровня (ПДУ) облучения населения принимаются такие значения электромагнитных полей, которые при ежедневном облучении в свойственных для данного источника излучения режимах не вызывают у населения без ограничения пола и возраста заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения.

Например, предельно допустимые значения напряженности электрического поля в диапазоне от 48,4 до 300 МГц в зоне размещения радиотелевизионных передающих станций зависят от частоты и определяются по формуле

(20.1)

где Е - предельно допустимое значение напряженности электромагнитного поля. В/м; f - нормируемая частота электромагнитного поля, МГц.

Методы и средства защиты от ЭМП. В связи с загрязнением окружающей среды такими физическими полями, как электромагнитные излучения, необходима и защита от них. Для правильного выбора оптимальных средств защиты от электромагнитных полей необходимо определить основные характеристики источников ЭМП: диапазон частот, энергия и мощность излучения, режим работы, диаграмма направленности, особенности распространения в атмосфере, биологическое действие, тип поляризации, их назначение и т.п.

В зависимости от частоты источника ЭМП, его мощности и режима работы выбирают те или иные средства защиты от воздействия электромагнитных колебаний на человеческий организм.

Мероприятия по защите биологических объектов от ЭМП подразделяют на организационные, инженерно-технические, медицинско-профилактические и лечебные.

Основные организационные мероприятия включают: инормирование параметров электромагнитных воздействий; периодический контроль облучаемости;

рациональное размещение источников и приемников излучения (территориальный разнос);

ограничение времени пребывания в ЭМП; предупредительные надписи и знаки.

Основными инженерно-техническими мероприятиями являются уменьшение мощности излучения непосредственно в источнике и электромагнитное экранирование.

Постоянное и низкочастотное магнитное поле. Защита от воздействия магнитного поля сводится к защите расстоянием и экранированием. При работе с постоянными магнитами, магнитными дефектоскопами, станками с магнитным креплением обрабатываемых деталей защита сводится к выведению работающего из зоны повышенного уровня магнитного поля. Установки намагничивания и размагничивания при внесении в них деталей следует обесточивать.

Электростатические поля. Методы, исключающие или снижающие интенсивность генерации зарядов:

увлажнение воздуха до относительной влажности 65...75%; химическая обработка поверхности электропроводными покрытиями;

нанесение на поверхность антистатических веществ; нейтрализация зарядов с применением индукционных, высоковольтных, высокочастотных, радиоактивных нейтрализаторов.

очистка жидкостей от нерастворимых твердых и жидких примесей;

уменьшение скоростей обработки, транспортирования и слива; Методы, устраняющие образующиеся заряды: заземление электропроводных частей оборудования с сопротивлением заземления не более 100 Ом;

применение средств индивидуальной защиты (электростатические халаты и обувь, антистатические браслеты);

изготовление полов во взрывоопасных помещениях электропроводными с удельным электрическим сопротивлением не более 106 Ом · м.

Для защиты от атмосферного статического электричества, достигающего потенциала в несколько миллионов вольт и силы тока в разряде молнии 10 000 А, применяются одиночные или групповые заземленные молниеотводы.

Бытовые электроприборы и персональные компьютеры. Электромагнитная безопасность электробытовых приборов и компьютеров (ПК) должна быть подтверждена гигиеническим сертификатом. Требования безопасности при работе на персональных электронно-вычислительных машинах сформулированы в СанПиН 2.2.2.542-96 "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы".

Защита от воздействия ЭМИ РЧ. При размещении радиотехнических сооружений и объектов (РТО) на селитебной территории с целью получения уровней воздействия ЭМП, не превышающих ПДУ, учитывают:

мощность и диапазон частот источника ЭМП; конструктивные особенности, характеристику направленности и высоту размещения антенны излучателя;

оптимальный режим работы источника ЭМП; рельеф местности;

функциональное значение прилегающих территорий; этажность и особенность застройки и т.п.

Для защиты населения от воздействия ЭМ П при сооружении РТО в случае необходимости создают санитарно-защитную зону и зону ограничения застройки.

В санитарно-защитной зоне и зоне ограничений запрещается строительство жилых зданий всех видов, стационарных лечебно-профилактических и санаторно-курортных учреждений, детских дошкольных учреждений, средних учебных заведений всех видов, интернатов всех видов и других зданий, предназначенных для круглосуточного пребывания людей.

Источники ЭМИ РЧ должны размешаться в производственных помещениях с учетом недопустимости повышенного электромагнитного воздействия на соседние рабочие места, помещения, здания и прилегающие территории. Допускается размещать антенны на крышах жилых, общественных и других зданий, если при этом внутри зданий и на прилегающей территории интенсивность ЭМИ РЧ не превышает предельно допустимых значений.

Проводить защиту людей от внутренних источников излучений наиболее целесообразно непосредственно в месте проникновения электромагнитной энергии из экранирующих кожухов, улучшая методы радиогерметизации стыков и сочленений.

При защите помещений от внешних излучений с успехом применяют оклеивание стен специальными металлизированными обоями, засетчивание окон, специальные металлизированные шторы и т.п.

К "активным" методам защиты человека от воздействия электромагнитных полей следует отнести методы измерения энергетических параметров технических средств радиосвязи, радиовещания и телевидения. Применение этих методов включает управление мощностью передатчиков, изменение характеристик направленности антенн на более "экологически чистые". Суть метода заключается в изменении диаграммы направленности антенн в вертикальной плоскости путем изменения расстояния между этажами антенны.

Проектирование любой системы защиты начинается со сравнения допустимого уровня электромагнитного поля, определяемого в соответствии с принятыми нормативами ПДУ, с уровнями, полученными методами прогноза или измерения. В результате такого сравнения получают величину необходимого ослабления уровня электромагнитного поля (электромагнитной энергии).

Наиболее эффективным способом снижения интенсивности ЭМП является экранирование. Этот способ зашиты от электромагнитных излучений заключается в отражении и поглощении электромагнитных волн.

Экранирование источников ЭМИ РЧ или рабочих мест осуществляется при помощи отражающих или поглощающих экранов (стационарных или переносных). Отражающие экраны выполняют из металлических листов, сетки, ткани с микропроводом и др. В поглощающих экранах используют специальные материалы, обеспечивающие поглощение излучения соответствующей длины волны. В зависимости от излучаемой мощности и взаимного расположения источника и рабочих мест конструктивное решение экрана может быть различным (замкнутая камера, щит, чехол, штора и т. д.).

Экраны могут размещаться вблизи источника (кожухи, сетки), на трассе распространения (экранированные помещения, лесонасаждения), вблизи защищаемого человека (средства индивидуальной защиты - очки, фартуки, халаты).

Действие электромагнитного экрана как линейной системы определяется несколькими характеристиками, основной из которых яаля-ется эффективность экранирования:

(20.2)

где Eэ, Hэ, и Е, Н - напряженности электрического и магнитного полей в какой-либо точке экранированного пространства при наличии и при отсутствии экрана.

Эффективность экранирования показывает, во сколько раз уменьшается напряженность поля на данном участке при экранировании источника. Часто эффективность экранирования выражают в децибелах:

(20.3)

Эффективность экранирования рассчитывают, исходя из требований норм на уровни облучения людей. По найденному значению эффективности экранирования определяют материал и геометрические размеры экрана.