11.1. Действие на организм

11.2. Нормирование воздействия электромагнитного излучения радиочастот

11.3. Средства защиты от воздействия электромагнитных излучений

11.4. Ультрафиолетовое излучение

Оборудование и системы, которые генерируют, передают и используют электрическую энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля. Кроме искусственных источников электромагнитного излучения (ЭМИ) существуют и естественные - космос, Земля. Спектр ЭМИ природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на человека как в условиях быта, так и в производственных условиях, достаточно широк. Характер воздействия на человека ЭМИ в разных диапазонах различен.

Электромагнитный спектр от инфранизких до сверхвысоких частот условно разделяется на диапазон по частоте колебаний или длине волны таблица 2.3).

Таблица 2.3. Спектр электромагнитных колебаний от инфранизких до сверхвысоких частот.

Электромагнитное поле диапазона радиочастот обладает рядом свойств, которые широко используются в разных отраслях.

Высокочастотное электромагнитное поле образуется в рабочих помещениях во время работы электрических генераторов высокой частоты.

Источниками излучения электромагнитных волн в радиотехнических установках могут быть генераторы электромагнитных колебаний, антенные устройства, отдельные СВЧ-блоки (линии передач от генератора к антенне, отверстия и щели в сочленениях тракта передачи энергии волн).

Работы с источниками ультравысоких частот выполняются в радиосвязи, радиовещании, медицине, телевидении: при конструировании и опытной эксплуатации передатчиков на передающих радио- и телецентрах, в физиотерапевтических кабинетах для диатермии и индуктотермии.

Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии: в процессе отработки и испытании блоков, узлов макетов радиолокационных станций в условиях конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов; при ремонте радиолокационной аппаратуры в мастерских; при регулировке, настройке, испытании и проверке отдельных элементов узлов и приборов СВЧ - аппаратуры в производственной обстановке: для целей навигации судов различного назначения(пассажирские, транспортные, промысловые, технические, научно-исследовательские); в гидрометеорологической службе для обнаружения, наблюдения и определения места расположения облачных систем, грозовых очагов; для радиорелейной связи и др.

Основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны λ , частота колебаний f и скорость распространения колебаний с:

λ = с / f, (2.15).

Электромагнитное поле - совокупность как переменного электрического, так и неразрывно с ним связанного магнитного поля.

Интенсивность электромагнитного поля на рабочих местах зависит от мощности генератора, расстояния рабочего место от источника излучения и отражений от различных металлических поверхностей.

Вокруг источника излучения волн схематически можно выделить три зоны: ближнюю - зону индукции, промежуточную - зону интерференции и дальнюю - зону излучения. Соотношения электрической и магнитной составляющих в этих зонах не одинаковы.

В зоне индукции работающие подвергаются воздействию различных по величине электрических и магнитных полей, поэтому их интенсивность оценивается раздельно, величинами напряженности электрической Е и магнитной Н составляющей в вольтах на метр (В/м) для электрического и в амперах на метр (А/м) для магнитного поля. Эти поля имеют место при работе с источниками низко-, высоко- и ультравысокочастотных излучений.

Работающие с высокочастотной аппаратурой практически находятся в волновой зоне. Интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии - количеством энергии, падающей на единицу поверхности, и выражается в ваттах на квадратный метр (Вт/м²) или в милли- и микроваттах на квадратный сантиметр (мВт/см², мкВт/см²).

11.1. Действие на организм

Биологический эффект электромагнитных полей зависит от диапазона частот, интенсивности воздействующего фактора, продолжительности, характера и режима облучения (постоянное, апериодическое, интермиттирующее).

Общим в характере биологического воздействия электромагнитных полей радиочастот большой интенсивности является тепловой эффект, который может выразится либо в интегральном повышении температуры тела, либо в избирательном нагреве отдельных тканей или органов, причем органы и ткани недостаточно хорошо снабжены кровеносными сосудами (хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь) более чувствительны к такому локальному нагреву. Наиболее чувствительной к воздействию радиоволн является центральная нервная и сердечно-сосудистая системы.

Радиочастотное облучение большей интенсивности может вызвать деструктивные изменения в тканях и органах. Острые поражения могут быть тяжелыми, средней тяжести и легкими. Встречаются эти формы весьма редко и могут возникнуть в аварийных ситуациях и при нарушении техники безопасности. При поражениях средней тяжести и в легких случаях степень проявления вегетативного синдрома может варьировать от стертой до выраженной формы. Нарушения в сердечно-сосудистой системе в случаях средней тяжести сразу после облучения могут проявляться диэнцефальными кризами, приступами пароксизмальной тахикардии. Впоследствии изменения определяются симптокомплексом, характерным для сосудистой гипотонии, однако возможны случаи гипертензии. Нарушения крови сводятся в основном к развитию умеренного нейтрофильного лейкоцитоза.

Данные клинических исследований позволяют выделить три характерных синдрома действия радиочастотных излучений: астенический, астеновегетативный и диэнцефальный.

При воздействии СВЧ - излучений возможно развитие катаракты как при кратковременном облучении, так и при длительном воздействии невысоких уровней ППЭ.

Для крови характерна полиморфность и лабильность числа лейкоцитов, тенденция к лейкоцитозу. При выраженных формах заболевания развиваются лейкопения, реже лимфопения, моноцитоз, ретикулоцитоз, умеренная тромбоцитопения, возможны изменения со стороны костного мозга, могут развиваться нарушения со стороны эндокринной системы (гиперфункция щитовидной железы, нарушение функции половых желез).

Наиболее биологически активен диапазон СВЧ, менее активен УВЧ и затем диапазон ВЧ, т.е. с укорочением длины волны биологическая активность почти всегда возрастает. Комбинированное действие ЭМП с другими факторами производственной среды - повышенная температура (свыше 28° С), наличие мягкого рентгеновского излучения - вызывает некоторое усиление действия ЭМП, что было учтено при гигиеническом нормировании СВЧ - поля.

11.2. Нормирование воздействия электромагнитного излучения радиочастот

Оценка воздействия ЭМИ РЧ на человека согласно СаНПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 осуществляется по следующим параметрам:

• По энергетической экспозиции, которая определяется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем его воздействия на человека. Оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа или облучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ (кроме лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности) при условии прохождения этими лицами в установленном порядке предварительных и периодических медицинских осмотров по данному фактору и получения положительного заключения по результатам медицинского осмотра.
• По значениям интенсивности ЭМИ РЧ; такая оценка применяется для лиц, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ, для лиц не проходящих предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров по данному фактору или при наличии отрицательного заключения по результатам медицинского осмотра; для работающих или учащихся лиц, не достигших 18 лет, для женщин в состоянии беременности; для лиц, находящихся в жилых, общественных и служебных зданиях и помещениях, подвергающихся воздействию внешнего ЭМИ РЧ (кроме зданий и помещений передающих радиотехнических объектов); для лиц, находящихся на территории жилой застройки и в местах массового отдыха.

В диапазоне частот 30 кГц ...300МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями напряженности электрического поля (Е,В/м) и напряженности магнитного поля (Н, А/м).

В диапазоне частот 300МГц ...300ГГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м², мкВт/см²).

Энергетическая экспозиция (ЭЭ) ЭМИ РЧ в диапазоне частот 30кГц...300МГц определяется как произведение квадрата напряженности электрического или магнитного поля на время воздействия на человека.

Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭе = Е²Т[ (В/м)² ч] . (2.16).

Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭн = Н²Т[ (а/м)² ч] . (2.17).

В случае импульсно-модулированных колебаний оценка проводится по средней за период следования импульса мощности источника ЭМИ РЧ и, соответственно, средней интенсивности ЭМИ РЧ.

Энергетическая экспозиция за рабочий день (рабочую смену) не должна превышать значений, указанных в таблице 2.4.

Таблица 2.4. Предельно допустимые значения энергетической экспозиции

Примечание. В настоящих Санитарных нормах и правилах во всех случаях при указании диапазонов частот каждый диапазон исключает нижний и включает верхний предел частоты.

Предельно допустимые значения интенсивности ЭМИ РЧ (Епду, Нпду, ППЭпду) в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня (рабочей смены) и допустимое время воздействия в зависимости от интенсивности ЭМИ РЧ определяется по формулам:

Епду = (ЭЭепд / Т)^1/2, Т = ЭЭ / Е²; (2.18)

Нпду = (ЭЭнпд / Т)^1/2, Т = ЭЭ / Н²; (2.19)

ППЭпду = Ээппэпд / Т, Т = Ээппэпд / ППЭ. (2.20)

Предельно допустимая интенсивность воздействия от антенн, работающих в режиме кругового обзора, или сканирования с частотой не более 1Гц и скважностью не менее 20 определяется по формуле:

ППЭпду = К (ЭЭппэ /Т), (2.21),

где К - коэффициент ослабления биологической активности прерывистых воздействий, равный 10.

Независимо от продолжительности воздействия интенсивность не должна превышать максимальных значений (например, 1000 мкВт/ см² для диапазона частот 300 МГц...300ГГЦ).

Для случаев локального облучения кистей рук при работе с микрополосковыми СВЧ - устройствами предельно допустимые уровни воздействия определяются по формуле:

ППЭпду = К1 (ЭЭппэ /Т), (2.22),

где К1 - клэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5. При этом плотность потока энергии на кистях рук не должна превышать 5000 мкВт/см².

Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ должны определяться, исходя из предположения, что воздействие имеет место в течение всего рабочего дня (рабочей смены).

Сокращение продолжительности воздействия, должно быть подтверждено технологическими распорядительными документами и (или) результатами хронометража.

11.3. Средства защиты от воздействия электромагнитных излучений

При разработке средств защиты от воздействия электромагнитных излучений учитывается следующее:

• уменьшение излучения непосредственно в самом источнике;
• экранирование источника излучения;
• экранирование рабочего места у источника излучения или удаление рабочего места от него;
• применение индивидуальных средств защиты.

В зависимости от диапазона частот, типа источника излучения, его мощности и характера технологического процесса может быть применен один из указанных методов защиты или любая их комбинация. Средства защиты должны обеспечивать выполнение следующих основных требований:

• не вызывать существенных искажений электромагнитного поля применяемыми защитными средствами;
• не ухудшать работу обслуживающего персонала;
• не снижать производительность их труда.

Основным и наиболее эффективным средством защиты людей от воздействия электромагнитных излучений является автоматизация технологического процесса, применение дистанционного управления высокочастотными установками и вынесение источников излучения из помещений, где находятся люди.

Весьма эффективным способом защиты является экранирование источников излучения при помощи металлических щитов (экранов) и камер. В материале металлического экрана возникают вихревые токи, создающие электромагнитное поле, противоположное экранируемому. В результате такого противодействия ЭМП источника излучения локализуется. Материалом для экранирования могут быть металлические листы толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 4´ 4 мм из металла, обладающего высокой электропроводностью и магнитной проницаемостью (медь, алюминий, латунь, малоуглеродистая сталь).

Уменьшение энергии излучения у источников достигается выполнением специальных мероприятий. К ним относятся, например, полное экранирование шкафа передатчиков с устранением щелей и других неплотностей в металлической обивке и соблюдением электрического контакта по всему периметру экрана, экранирование смотровых жалюзей и окон передатчиков с помощью металлической сетки или специального стекла с металлизированным слоем (ТУ 1116 - 63) и т.п. В зависимости от типа установок и характера применяемого технологического процесса конструктивное оформление защитных экранов может быть различным.

При экранировании степень ослабления напряженности электромагнитного поля определяется эффективностью экранирования, она оценивается в децибелах, которая показывает, во сколько раз уменьшилась напряженность поля на данном участке:

Э = 20lg (Е₀/Еэ), дб; Э = 20 lg (Н₀/Нэ), дб. (2.23)

где Е_0, Н_{0 -} напряженность поля до экранировании;

Еэ, Нэ - напряженность поля при экранировании.

Степень экранирования (в относительных единицах) определяется из соотношений:

Эст = Е₀ / Еэ, Эст = Н₀ / Нэ. (2.24)

Общее экранирование высокочастотной установки достигается созданием экранированной камеры, где размещается установка. Управление установкой осуществляется дистанционною обслуживающий персонал не должен находится в экранированном помещении.

Наибольший эффект достигается при общем экранировании всех элементов высокочастотной установки. Обследование находящихся в эксплуатации радиопередатчиков различных типов показывает, что некачественная экранировка любого участка экрана почти в равной мере ухудшает общую эффективность экранировки передатчика.

В зависимости от мощности источника и диапазона волн применяются различные типы экранов: сплошные металлические; сетчатые металлические; мягкие металлические с хлопчатобумажной или другой тканью; поглощающие. Все экраны, кроме поглощающих, обеспечивают отражение СВЧ энергии.

При выборе толщины сплошного экрана обычно исходят из конструктивных соображений, поскольку глубина проникновения электромагнитной энергии высоких и сверхвысоких частот мала. Экраны выполняются в виде замкнутых поверхностей из металлических листов толщиной 0,5-1 мм, окружающих экранируемый объект. При толщине экрана в 0,01 мм поле СВЧ ослабляется на 50 дб (в 100000 раз). Для облегчения веса экрана можно пользоваться даже тонкой фольгой.

Сетчатый экран обладает худшими экранирующими свойствами по сравнению со сплошными экранами. Сетчатые экраны находят широкое применение, когда нужно ослабить поток мощности СВЧ на 20-30 дб (в 100 - 1000 раз). Например, металлическая сетка из проволоки диаметром 0,08 мм, имеющая 560 ячеек на 1 см² в диапазоне волн от 1 до 10 см, дает ослабление мощности СВЧ от 25 до 45 дб.

Таблица 2.5. Ослабление мощности СВЧ при помощи ткани арт.4381

Эластичные экраны предназначены для изготовления экранных штор, драпировок, чехлов и специальной одежды (комбинезонов, халатов, капюшонов), защищающих обслуживающий персонал от излучений СВЧ энергии. Материалом для эластичных экранов служит хлопчатобумажная ткань, в структуре которой такие металлические нити образуют сетку с размерами ячейки 0,5 ´ 0,5 мм, диаметр проволоки 0,08 - 0,53 мм. Защитные свойства ткани арт.4381 сохраняются при температуре от -40 до +100° С и при относительной влажности до 98% (табл. 2.5).

Прозрачные экраны изготавливаются из специального оптически прозрачного стекла, покрытого двуокисью олова - SnO_2. Плоские стекла выпускаются размером 650 ´ 500 мм (ТУ 166-63). Стекло создает ослабление мощности СВЧ порядка 30 дб в диапазоне волн 0,8 ... 150 см.

в некоторых случаях полное экранирование источника излучения вызывает нарушение рабочего процесса в генераторе за счет отражений от внутренней поверхности экрана. Для уменьшения этих помех применяют поглощающие экраны. Наибольший эффект достигается в том случае, когда электромагнитные волны падают на поглощающую поверхность экрана перпендикулярно. Наносимые на экран поглощающие покрытия должны полностью поглощать электромагнитную энергию.

11.4. Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение (УФ) представляет собой невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее в электромагнитном спектре промежуточное значение между светом и рентгеновским излучением.

УФ - лучи обладают способностью выдавать фотоэлектрический эффект, проявлять фотохимическую активность (развитие фотохимических реакций), вызывать люминесценцию и обладают значительной биологической активностью.

Биологическое действие УФ - лучей солнечного света проявляется прежде всего в их положительном влиянии на организм человека. Известно, что при длительном недостатке солнечного света возникают нарушения физиологического равновесия организма, развивается своеобразный симптомокомплекс, именуемый “световое голодание”.

Наиболее часто следствием недостатка солнечного света являются авитаминоз D, ослабление защитных иммунобиологических реакций организма, обострение хронических заболеваний, функциональные расстройства нервной системы.

УФ - облучение субэритемными и малыми эритемными дозами оказывает благоприятное стимулирующее действие на организм. Происходит повышение тонуса гипофизарно-надпочечниковой и симпатоадреналовой систем, активности ферментов и уровня неспецифического иммунитета, увеличивается секреция ряда гормонов. Наблюдается нормализация артериального давления, снижается уровень холестерина сыворотки и проницаемость капилляров, повышается фагоцитарная активность лейкоцитов; нормализуются все виды обмена.

Установлено, что под действием УФ-излучения повышается сопротивляемость организма, снижается заболеваемость, в частности простудными заболеваниями, возрастает устойчивость к охлаждению, снижается утомляемость, увеличивается работоспособность.

Для профилактики “ультрафиолетового дефицита” используют как солнечное излучение - инсоляция помещения, воздушные ванны, солярии, так и УФ - облучение искусственными источниками.

УФ-излучение от производственных источников (электрические дуги, ртутно-кварцевые горелки, автогенное пламя) может стать причиной острых и хронических поражений.

Наиболее подвержен действию УФ-излучения зрительный анализатор. Острые поражения глаз, так называемые электроофтальмии (фотоофтальмии), представляют собой острый конъюнктивит или кератоконъюнктивит. Проявляется заболевание ощущением постоянного постороннего тела или песка в глазах, светобоязнью, слезотечением, блефароспазом. Нередко обнаруживается эритема кожи лица и век. Заболевание длится до 2-3 суток.

Профилактические мероприятия по предупреждению электроофтальмий сводятся к применению светозащитных очков или щитков при электросварочных и других работах.

С хроническими поражениями связывают хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту хрусталика.

Кожные поражения протекают в виде острых дерматитов с эритемой, иногда отеком, вплоть до образования пузырей. Наряду с местной реакцией могут отмечаться общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями, диспепсическими явлениями. Классическим примером поражения кожи, вызванного УФ-излучением, служит солнечный ожог.

Хронические изменения кожных покровов, вызванные УФ-излучением, выражаются в “старении”, развитии кератоза, атрофии эпидермиса, возможно развитие злокачественных новообразований.

Для защиты кожи от УФ-излучения используют защитную одежду, противосолнечные экраны, специальные покровные кремы.

Важное гигиеническое значение имеет способность УФ-излучения производственных источников изменять газовый состав атмосферного воздуха вследствие его ионизации. При этом в воздухе образуется озон и оксиды азота. Эти газы , как известно, обладают высокой токсичностью и могут представлять большую опасность, особенно при выполнении сварочных работ, сопровождающихся УФ-излучением, в ограниченных, плохо проветриваемых помещениях или в замкнутых пространствах.

С целью профилактики отравлений окислами азота и озоном соответствующие помещения должны быть оборудованы местной и общеобменной вентиляцией, а при сварочных работах в замкнутых объемах необходимо подавать воздух непосредственно под щиток или шлем.

Интенсивность УФ-излучения на промышленных предприятиях установлена “Санитарными нормами ультрафиолетового излучения в производственных помещениях” № 4557-88.

Защитные меры включают средства отражения УФ-излучений, защитные экраны и средства индивидуальной защиты кожи и глаз.

Для защиты от повышенной инсоляции применяют различные типы защитных экранов. При этом они могут быть физическими и химическими, физические представляют собой разнообразные преграды, загораживающие или рассеивающие свет. Защитным действием обладают различные кремы, содержащие поглощающие ингредиенты, например, бензофенон.

Защитная одежда из поплина или других тканей должна иметь длинные рукава и капюшон. Глаза защищают специальными очками.