Функциональные передатчики
На территории России в настоящее время размещается значительное количество передающих радиоцентров НЧ, СЧ и ВЧ диапазонов различной принадлежности. Только Министерству связи РФ принадлежит более 100 передающих радиоцентров (ПРЦ).
ПРЦ размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до несколько десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для излучения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней ВЧ энергию, генерируемую передатчиком.
Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части.
Первая - это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Эта территория охраняется и на неё 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 жилые постройки. В этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны. Расположение ПРЦ может быть различным: например для Москвы и Московской области характерно размещение либо в непосредственной близости, либо - среди жилой застройки.
Высокие уровни ЭМИ НЧ, СЧ, ВЧ наблюдаются на территориях, а нередко - и за пределами размещения ПРЦ. Результаты проведенных гигиенических исследований по оценке напряжённости ЭМП ВЧ на территории ряда ПРЦ показали, что электромагнитная обстановка на них крайне сложна. Уровни ЭМИ, воздействию которых может подвергаться персонал ПРЦ, особенно при проведении работ на антенных полях, могут быть достаточно высокими.
При этом в течение рабочей смены как интенсивность ЭМИ, так и продолжительность облучения работающих, постоянно меняются. В связи с этим необходимы специальные исследования и санитарно-гигиеническая паспортизация каждого из таких объектов и разработка индивидуализированных конкретных оздоровительных мероприятий.
Широко распространенными источниками ЭМИ в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду ультракороткие волны ОВЧ и УВЧ-диапазонов. Сравнительный анализ санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что здесь 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» трёх и шестиэтажные антенны ОВЧ частотно-модулированного вещания. В связи с этим необходима их модернизация, которая позволит существенно сократить размеры санитарной зоны застройки и, в ряде случаев, ограничить их технической территорией РТПЦ.
Радиостанции ДВ (30-300 кГц). В этом диапазоне длина волн относительно большая (например, 2000 м для частоты 150 кГц). На расстоянии одной длины волны или меньше от антенны ЭМП может быть достаточно сильным. Например, на расстоянии 30 м от антенны передатчика мощностью 500 кВт, работающего на частоте 145 кГц, электрическое поле может быть выше 630 В/м, а магнитное - превышать 1.2 А/м.
Радиостанции СВ (300 кГц - 3 МГц). Измерения, проведённые для радиостанции этого типа говорят о том, что напряжённость электрического поля на расстоянии 200 м от антенны может достигать 10 В/м, на расстоянии 100 м - 25 В/м, на расстоянии 30 м - 275 В/м (приведены данные для передатчика мощностью 50 кВт).
Радиостанция КВ (3 - 30 МГц). Передатчики радиостанции КВ имеет обычно меньшую мощность. Однако, они чаще размещаются в городах, могут быть размещены на крышах жилых зданий на высоте 10-100 м. Передатчики мощностью 100 кВт на расстоянии 100 м могут создавать напряженность электрического поля до 44 В/м и магнитного поля – до 0.12 А/м.
Телевизионные передатчики. Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны обычно размещаются на высоте около 100 м. Интерес с точки зрения оценки влияния на здоровье представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичное значение напряжённости электрического поля может достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт.
В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций.
Системы сотовой связи. В последние годы в России получает широкое распространение сотовая связь. Она состоит из сети базовых станций и переносных персональных радиотелефонов. Базовые станции расположены на расстоянии от 1 до 15 км друг от друга, образуя между собой так называемые «соты» по средствам радиорелейной связи.
Базовые станции обеспечивают связь с персональными ручными радиотелефонами на частотах 450, 800, 900 и 1800 МГц. Частота и вид модуляции зависят от типа систем сотовой связи. Мощность передатчиков базовых станций находится в диапазоне от 2.5 Вт до 320 Вт. Наиболее часто используются передатчики мощностью 40 Вт. Антенны базовых станций устанавливаются на высоте 15-50 метров от поверхности земли. Чаще всего они устанавливаются на крышах зданий.
По существующему в ЕЭС правилу превышение допустимых уровней ЭМП от основного лепестка диаграммы направленности антенны базовой станции не должно иметь место в радиусе 58 м. Так как излучение боковых лепестков на 20 dB ниже, они не рассматриваются как потенциальные источники опасности. В случаях, когда антенна базовой станции установлена на жилом доме, необходим обязательный контроль электромагнитной обстановки.
Индивидуальные мобильные средства связи делятся на ручные телефоны и телефоны, установленные на автомобилях. Антенны автомобильных средств мобильной связи устанавливаются на разных плоскостях автомобилей. С учетом повышенной мощности передатчиков уровни ЭМП могут быть повышенными. В связи с этим необходим тщательный выбор места установки антенны. Ручные телефоны сотовой связи имеют мощность от 0.2 до 7 Вт. Выходная мощность радиотелефона зависит от частоты, на которой он работает. Чем выше частота, тем меньше выходная мощность.
Оценка уровня ЭМП в зоне воздействия на человека представляется достаточно сложной задачей. Антенна сотового телефона располагается на расстоянии 2-5 см от головы человека, находясь таким образом в ближней зоне, где не сформировалась ЭМ волна. В связи с этим, методы прямого измерения излучения сотового телефона сейчас находится в активном развитии.
Система мобильной развязки. Системы мобильной радиосвязи на несущей частоте 27 МГц имеют большое распространение во многих странах мира, в том числе и в России. Они представляют собой станцию и абонентские станции, установленные в автомобилях, или предназначенные для ручного использования. Напряжённость электрического поля ручных радиостанций 27 МГц может составлять до 200 В/м на расстоянии 3 см от антенны.
Величина напряжённости электрического поля базовой станции этой системы радиосвязи могут достигать 900 В/м на расстоянии 5 см от антенны. С учетом требования безопасности подобные системы связи, как правило, требуют использования средств защиты от ЭМ излучений.
Системы спутниковой связи состоят из приемо-передающей станции, находящейся на Земле и спутника, находящегося на геостационарной орбите. Диаграмма направленности антенны станции спутниковой связи имеет ярко выраженный узконаправленный основной луч.
В настоящее время станции спутниковой связи получили большое распространение, особенно в Москве. Значения плотности потока энергии в главном лепестке диаграммы направленности могут достигать значений 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, равную 2.8 Вт/м2. Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе установки антенны. Таким образом, существует два потенциально наиболее опасных случая облучения: непосредственно в районе антенны и при приближении к оси главного луча на всем его протяжении.
Радиолокационные станции (РЛС) оснащены, как правило, антеннами зеркального типа. Они имеют узко направленную диаграмму излучения в виде луча, направленного вдоль оптической оси. РЛС работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, но 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, метеорологические радиолокаторы работают в таком режиме: 30 мин - излучение, 30 мин - пауза, суммарная наработка не превышает 12 часов в сутки, в то время как РЛС аэропортов работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности РЛС в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько единиц градусов, а время облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд.
Метеорологические радары могут создавать на удалении около 1 км ППЭ, равную по порядку величины 100 Вт/м2. РЛС аэропортов создают ППЭ, равную 0.5 Вт/м2 на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях. Обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирования ППЭ, создаваемая на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м2.
Данные об ЭМ обстановке на территории аэропортов и в прилегающих к ним районах позволяют сделать заключение о том, что широкое использование современных систем навигационного радиотехнического оборудования для управления воздушным движением привело к тому, что в настоящее время уровни ЭМИ СВЧ превышают в большинстве случаев допустимые санитарные нормы.
Снижение уровня ЭМИ от радиотехнических объектов гражданской и военной авиации, метеорологической службы в силу специфики выполняемых ими задач в настоящее время практически неосуществимо, в связи с чем, даже при размещении радиотехнических и, особенно радиолокационных объектов на значительном удалении от селитебных территорий, создаваемые ими уровни ЭМИ оказываются весьма значительными.
Применяемый в настоящее время комплекс мероприятий по защите от ЭМИ в районах аэропортов включает организационные, инженерно-технические и санитарно-гигиенические решения. Но эффективность их остается недостаточной, что может быть связано в ряде случаев с отсутствием целенаправленных исследований и научного обоснования.
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 (ППЭ). Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.
Микроволновые печи. Рабочая частота СВЧ-излучения микроволновых печей составляет 2.45 ГГц. По многочисленным данным ППЭ бытовых СВЧ-печей не превышает 10 Вт/м2 на расстоянии 0,05 м и только в экстремальных случаях превышает 50 Вт/м2.