В.Ф. Панин
Защита биосферы от энергетических воздействий
Конспект лекций. – Томск: ТПУ, 2009. – 62 с.
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:
.
|