В.Ф. Панин
Защита биосферы от энергетических воздействий
Конспект лекций. – Томск: ТПУ, 2009. – 62 с.
Предыдущая |
Содержание статьи:
Глава 2. Защита окружающей среды от электромагнитных (радиочастотных) загрязнений
2.3. Нормирование электромагнитных полей
Для оценки уровня ЭМП используются разные характеристики ЭМП: в диапазоне 0 … 300 МГц используется электрическая и магнитная напряжённости ЭМП (Е и Н, В/м, А/м), в диапазоне 300 МГц … 300 ГГц – плотность потока энергии (w, Вт/м2 или мкВт/см2). Для измерения напряжённостей ЭМП используют прибор ИЭМП с дипольной и рамочной антеннами и преобразователями для измерения напряжённостей в разных частотных диапазонах, для измерения мощности излучения – прибор ПЗ — 40, снабжённый сменными антеннами.
В настоящее время допустимо считать, что биологический эффект ЭМП в диапазоне 300 МГц … 300 ГГц слабо зависит от частоты, поэтому обсуждение различных аспектов нормирования в этом диапазоне ведётся на примере СВЧ-полей.
СВЧ-поля проникают в биообъекты на глубину, равную 1/40 длины волны, поэтому сантиметровые и миллиметровые волны поглощаются, в основном, кожей, при этом большая часть энергии выделяется в виде тепла. Излучения с большими длинами волн проникают глубже и влияют на внутренние органы.
В части биологической эффективности СВЧ-полей достаточно надёжно известно следующее:
1) при w до 10 мкВт/см2 стойких генетических нарушений нет;
2) при w ³ 100 мкВт/см2 бионарушения связаны с повышением температуры тела, особенно нагреваются бессосудистые органы: хрус-талик (последствия-катаракта), семенники (импотенция) и т.д., нару-шаются также обменные процессы в центральной нервной системе;
3) тяжесть биоповреждений при воздействии СВЧ-полей в нетепловом диапазоне пропорциональна длительности облучения и степени напряжения адаптационных механизмов к другим факторам среды. При хроническом воздействии нетепловых доз СВЧ-излучения наблюдаются головные боли, быстрая утомляемость, неврозы, нарушения сна, артериального давления, сердечно-сосудистой деятельности, состава крови.
Логика нормирования СВЧ-полей: под ПДУ следует понимать минимальную w, выше которой в организме возникают стойкие функциональные изменения, то есть в зоне запредельного торможения (см. начало раздела 4). Так, для излучения с l = 10 см такие нарушения установлены при w > 1000 мкВт/см2. Взяв коэффициент запаса, равный 10, можно определить, таким образом, предельно допустимый уровень (ПДУ) = 100 мкВт/см2.
Согласно СанПиН 2.2.4.1191 – 03, определяющих нормирование ЭМП в производственных условиях для диапазона 10 кГц…300 ГГц ПДУ определяется по формуле:
, (1)
где W – нормированное значение допустимой энергетической нагрузки (по [31] — энергетической экспозиции); W = 200 мкВт×ч/см2 для всех случаев облучения, кроме случая вращающихся и сканирующих антенн, когда W = 2000 мкВт ×ч/см2; t – время пребывания в зоне облучения.
Однако значения ПДУ не должны превосходить 1000 мкВт/см2 в любых случаях, а при наличии рентгеновского излучения (в пределах норм радиационной безопасности) или температуры выше 28°С ПДУ не должен превосходить 100 мкВт/см2. Например, по (1) для случая вращающихся или сканирующих антенн, W = 2000 мкВт×ч/см2, для t = 0,1 час величина ПДУ = 2000 (мкВт×ч/см2)/0,1ч. = 20000 мкВт/см2, но этот уровень СВЧ-поля недопустим, так как он ограничен величиной 1000 мкВт/см2.
Таблица 5 — Предельно допустимые значения энергетической экспозиции
Диапазон частот |
По электри-ческой сос-тавляющей ЭЭэ ПДУ, (В/м)2 ·ч |
По магнитной составляющей ЭЭм ПДУ, (А/м)2 ·ч |
По плотности потока энергии ЭЭППЭ ПДУ, (мкВт/см2) ·ч |
30кГц … 3МГц 3МГц … 30МГц 30МГц … 50МГц 50МГц … 300МГц 300МГц … 300ГГц |
20000 7000 800 800 |
200 не разработаны 0,72 не разработаны |
200 |
Напоминаем, что всё изложенное выше по нормированию ЭМИ для диапазона 300 МГц … 300 ГГц, относится к персоналу или к рабочей зоне.
Для территории жилой застройки, мест отдыха, помещений, рабочих мест лиц до 18 лет и беременных женщин ПДУ составляет 10 мкВт/см2, а для случая облучения населения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования, – 100 мкВт/см2. [31].
Для всего диапазона радиочастотных ЭМИ (300МГц … 300ГГц) значения предельно допустимых энергетических экспозиций по электри-ческой и магнитной составляющим, а также по плотности потока энергии (соответственно ЭЭэ ПДУ, ЭЭм ПДУ, ЭЭППЭ ПДУ) для персонала [31] представлены в таблице 5, максимально допустимые значения интен-сивности ЭМИ для персонала – в таблице 6 [32].
Таблица 6 — Максимально допустимые значения интенсивности ЭМИ
Величина Единицы измерения |
Диапазон воздействия ЭМИ |
|||
30 кГц … …300 МГЦ |
3 МГц … …30 МГц |
30 МГц … …300 МГЦ |
300 МГц … …300 ГГц |
|
ЕПДУ, В/м НПДУ, А/м ППЭПДУ, МкВт/см2 |
500 50 — |
300 — — |
80 3 — |
— — 1000 5000 (для лока-льного облучения кистей рук) |
ПДУ ЭМИ радиочастот для населения [31] приведены в таблицах 7 и 8 [32].
Таблиц7 — ПДУ ЭМИ для населения
Места Нахождения людей |
Участок диапазона, единица измерения |
||||
30 кГц … …300 кГц, В/м |
0,3 МГц … …3 МГц, В/м |
3 МГЦ … …30МГЦ, В/м |
30 МГц … …300 МГц, В/м |
300 МГц … …300 ГГц, мкВт/см2 |
|
Территория жилой застройки, места отдыха, помещения, рабочие места лиц до 18 лет и беременных женщин |
25 |
15 |
10 |
3* |
10 100** |
* — кроме телевизионных (см. таблицу 8) и радиолокационных станций, работающих в режиме кругового обзора (сканирования);
** — для случаев облучения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования.
Низкочастотные ЭМП (0 … 10кГц) представляют собой значимый экологический фактор. Так, геомагнитное поле (ГМП) защищает живое вещество планеты от электрически заряженных частиц космического происхождения, и существенное изменение ГМП может привести к дестабилизации биосферы, причём не на энергетическом, но на ин-формационном уровне: например, сезонная миграция большого числа разнообразных животных связана с их способностью ориентироваться по силовым линиям ГМП.
Таблица 8 — ПДУ ЭМИ радиочастот, создаваемые телевизионными станциями
Частота ТВ-станции, МГц |
48,4 |
88,4 |
192 |
300 |
|
Напряжённость, Е (В/м) |
5,4 |
4,0 |
3,0 |
2,5 |
|
Низкочастотные магнитные поля в связи с практическим отсутсвием ослабления тканью живого вещества оказывают влияние на все органы, ткани, клетки, молекулы биообъекта. Так, хроническое воздействие магнитного поля 50 Гц напряжённостью около 640 А/м приводит к возрастанию летальности лабораторных животных (на 20 %) и к напряжению адаптационных процессов в системе надпочечных желёз, снижению половой потенции у самцов белых мышей. Низкочастотные электрические поля экранируются и ослабляются живыми организмами, но отрицательно влияют на физиологическое состояние животных: поражаются кожа, волосяной покров, семенники, стимулируется развитие онкозаболеваний, импотенции, стерильности.
В качестве ПДУ ЭМП 50Гц – основной источник ЭМП 50Гц – воздушные линии электропередачи (ЛЭП) – приняты следующие значения напряжённости электрического поля, кВ/м [33]: в жилых помещениях – 0,5; в зоне жилой застройки – 1,0; в населённой местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зелёные зоны, земли посёлков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населённых пунктов в пределах черты этих пунктов), а также на территории огородов и садов – 5; на участках пересечения ЛЭП с автомобильными дорогами I – IV категорий — 10; в ненаселённой местности (незастроенные местности, даже часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельхозугодья) – 15; в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельхозмашин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения — 20 кВ/м.
Для зон около радиотехнических объектов и телевизионных станций СВЧ-диапазона в основу нормирования положены «Санитарные правила …» [31].
При одновременном воздействии нескольких источников суммарное значение параметров ЭМП, например, напряжённости электрической составляющей ЭМП, определяется из соотношения:
,
где Е1, Е2, … , Еn – напряжённости электрического поля, создаваемые каждым передатчиком в контролируемой точке данного диапазона, В/м.
Суммарная плотность потока энергии, w, от n источников на прилегающей территории для диапазона частот ЭМИ 300МГц … 300ГГц равна:
w = w1 + w2 + … + wn .
При наличии нескольких источников излучения, работающих в разных радиочастотных диапазонах, напряжённости поля Е1, Е2 …, Еn, создаваемые n источниками ВЧ, и плотности потока энергии w1, w2, … wn, создаваемые N источниками СВЧ, на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) должны соответствовать требованию:
.
Предыдущая |