Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последней трети XX века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды - электромагнитный. К его появлению привело развитие современных технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, некоторых видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов. В настоящее время мировой общественностью признано, что электромагнитное поле (ЭМП) искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью [1].
Анализ планов отраслей связи, передачи и обработки информации, транспорта и ряда современных технологий показывает, что в ближайшем будущем будет нарастать использование технических средств, генерирующих электромагнитную энергию в окружающую среду.
Согласно [1] все существующие источники ЭМП можно разделить на следующие группы:
Разрабатываемый в рамках настоящего проекта радиопередатчик относится к источникам третьей группы, приводящим к электромагнитному загрязнению окружающей среды. Поэтому последующее рассмотрение вопроса безопасности будем рассматривать с точки зрения одного из наиболее опасных источников загрязнения – ЭМП на различных этапах жизненного цикла разрабатываемого изделия.
Любое изделие на протяжении жизненного цикла проходит несколько основных ее этапов, имеющих свои особенности в части обеспечения безопасности жизнедеятельности человека, связанного с этим изделием.
Для радиопередатчиков, как и для других изделий, такими основными этапами являются:
Каждый этап жизненного цикла изделия характеризуется различным видом контингента, подвергаемого воздействию ЭМП, и допустимыми уровнями облучения, определяемыми существующей в России системой стандартов по электромагнитной безопасности.
В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.
Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности по состоянию на 1 июня 1999 г. приведены в таблице 7.1.
Санитарные правила и нормы регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. Как правило, санитарные нормы сопровождаются Методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.
В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное.
Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение. ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.
Перечень Санитарных правилам и Норм РФ для различных категорий облучаемых по состоянию на 1 июня 1999 г. приведен в таблицах 7.2 и 7. 3.
В основе установления ПДУ лежит принцип пороговости вредного действия ЭМП.
В качестве ПДУ ЭМП принимаются такие значения, которые при ежедневном облучении в свойственном для данного источника излучения режимах не вызывает 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.
Основной критерий определения уровня воздействия ЭМП как предельно допустимого воздействие не должно вызывать у человека даже временного нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени.
В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное.
Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение.
ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.
В зависимости от места нахождения человека относительно источника ЭМП он может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, что характерно для работ на этапе разработки. В случае пребывания в волновой зоне - воздействию сформированной электромагнитной волны, что характерно для этапа испытаний и в условиях эксплуатации изделия.
По этим признакам определяется необходимый критерий контроля безопасности.
В части требований ГОСТов и СанПиН по проведению контроля записано, что контроль уровней ЭП осуществляется по значению напряженности ЭП - Е, В/м. Контроль уровней МП осуществляется по значению напряженности МП - Н, А/м или значению магнитной индукции - В, Тл. В зоне сформировавшейся волны контроль осуществляется по плотности потока энергии (ППЭ), Вт/м2.
Этап разработки любого изделия связан с создание комплекта документации, которая в настоящее время производится с применением методов САПР, т.е. связана с применением электрических сетей и ПЭВМ. Поэтому на этапе разработки радиопередатчика основными факторами, влияющими на жизнедеятельность человека, участвующего в этом процессе, является воздействие электрических сетей, ПЭВМ и его элементов.
Установлено, что негативное воздействие на организм работающих оказывают и электромагнитные поля токов промышленной частоты (характеризуются частотой колебаний от 3 до 300 Гц ). Неблагоприятные воздействия токов промышленной частоты проявляются только при напряжённости магнитного поля порядка 160-200 А/м. Зачастую магнитная напряжённость поля не превышает 20-25 А/м, поэтому оценку опасности воздействия электромагнитного поля достаточно производить по величине электрической напряжённости поля.
Для измерения напряжённости электрического и магнитного полей используют приборы типа "ИЭМП-2". Плотность потока излучения измеряют различного рода радар-тестерами и термисторными измерителями малой мощности, например, "45-М", "ВИМ" и др [2].
В соответствии с ГОСТ 12.1.002 [3] нормы допустимых уровней напряжённости электрических полей зависят от времени пребывания человека в опасной зоне. Присутствие персонала на рабочем месте в течение 8 часов допускается при напряжённости электрического поля (Е), не превышающей
5 кВ/м. При значениях напряжённости электрического поля 5-20 кВ/м время допустимого пребывания в рабочей зоне в часах составляет:
. (7.1)
Работа в условиях облучения электрическим полем с напряжённостью 20-25 кВ/м должна продолжаться не более 10 минут.
В рабочей зоне, характеризуемой различными значениями напряжённости электрического поля, пребывание персонала ограничивается временем (в часах):
(7.2),
где и ТЕ - соответственно фактическое и допустимое время пребывания персонала (ч), в контролируемых зонах с напряжённостями Е1, Е2, ..., Еn.
Основными видами средств коллективной защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты являются экранирующие устройства. Экранирование может быть общим и раздельным. При общем экранировании высокочастотную установку закрывают металлическим кожухом - колпаком. Управление установкой осуществляется через окна в стенках кожуха. В целях безопасности кожух контактируют с заземлением установки.
Второй вид общего экранирования - изоляция высокочастотной установки в отдельное помещение с дистанционным управлением.
Конструктивно экранирующие устройства могут быть выполнены в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических канатов, прутьев, сеток. Переносные экраны могут быть оформлены в виде съёмных козырьков, палаток, щитов и др. Экраны изготовляют из листового металла толщиной не менее 0,5 мм.
Наряду со стационарными и переносными экранирующими устройствами применяют индивидуальные экранирующие комплекты. Они предназначены для защиты от воздействия электрического поля, напряжённость которого не превышает 60 кВ/м. В состав индивидуальных экранирующих комплектов входят: спецодежда, специальная обувь, средства защиты головы, а также рук и лица. Составные элементы комплектов снабжены контактными выводами, соединение которых позволяет обеспечить единую электрическую сеть и осуществить качественное заземление (чаще через обувь).
Периодически должна проводиться проверка технического состояния экранирующих комплектов. Результаты проверки регистрируются в специальном журнале.
7.2.2 ПЭВМ
Основным источником неблагоприятного воздействия на здоровье пользователя компьютера является средство визуального отображения информации на электронно-лучевой трубке. Ниже перечислены основные факторы неблагоприятного воздействия ПЭВМ, его составных частей и периферийного оборудования [4].
Эргономические параметры экрана монитора:
- снижение контраста изображения в условиях интенсивной внешней засветки;
- зеркальные блики от передней поверхности экранов мониторов;
- наличие мерцания изображения на экране монитора;
- излучательные характеристики монитора:
- электромагнитное поле монитора в диапазоне частот 20 Гц -
1000 МГц;
- статический электрический заряд на экране монитора;
- ультрафиолетовое излучение в диапазоне 200- 400 нм;
- инфракрасное излучение в диапазоне 1050 нм- 1 мм;
- рентгеновское излучение > 1,2 кэВ.
Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) являются: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т. п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации называемое по-разному - монитор, дисплей. Как правило, в его основе - устройство на основе электронно-лучевой трубки. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами (например, типа "Pilot"), источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем месте пользователя (см. таблицу 7.4).
Таблица 7.4
Таблица 7.5
Таблица 7.6
 |
Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц.
Электромагнитное поле имеет электрическую (Е) и магнитную (Н) составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложна, поэтому оценка Е и Н производится раздельно.
Максимальные зафиксированные на рабочем месте значения ЭМП приведено в таблице 7.5.
Диапазон значений электромагнитных полей, измеренных на рабочих места пользователей ПК, приведен в таблице 7.6.
При работе монитора на экране кинескопа накапливается электростатический заряд, создающий электростатическое поле ( ЭСтП ). В разных исследованиях, при разных условиях измерения значения ЭСтП колебались от 8 до 75 кВ/м. При этом люди, работающие с монитором, приобретают электростатический потенциал. Разброс электростатических потенциалов пользователей колеблется в диапазоне от -3 до +5 кВ. Когда ЭСтП субъективно ощущается, потенциал пользователя служит решающим фактором при возникновении неприятных субъективных ощущений.
Заметный вклад в общее электростатическое поле вносят электризующиеся от трения поверхности клавиатуры и мыши. Эксперименты показывают, что даже после работы с клавиатурой, электростатическое поле быстро возрастает с 2 до 12 кВ/м. На отдельных рабочих местах в области рук регистрировались напряженности статических электрических полей более 20 кВ/м.
По обобщенным данным, у работающих за монитором от 2 до 6 часов в сутки:
- – функциональные нарушения центральной нервной системы про-исходят в среднем в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах, болезни сердечнососудистой системы - в 2 раза чаще,
- – болезни верхних дыхательных путей - в 1,9 раза чаще,
- – болезни опорно-двигательного аппарата - в 3,1 раза чаще.
С увеличением продолжительности работы на компьютере соотношения здоровых и больных среди пользователей резко возрастает.
Исследования функционального состояния пользователя компьютера, проведенные в 1996 году в Центром электромагнитной безопасности, показали, что даже при кратковременной работе (45 минут) в организме пользователя под влиянием электромагнитного излучения монитора происходят значительные изменения гормонального состояния и специфические изменения биотоков мозга. Особенно ярко и устойчиво эти эффекты проявляются у женщин.
Замечено, что у групп лиц (в данном случае это составило 20%) отрицательная реакция функционального состояния организма не проявляется при работе с ПК менее 1 часа. Исходя из анализа полученных результатов сделан вывод о возможности формирования специальных критериев профессионального отбора для персонала, использующего компьютер в процессе работы.
Влияние аэроионного состава воздуха.
Зонами, воспринимающими аэроионы в организме человека, являются дыхательные пути и кожа. Единого мнения относительно механизма воздействия аэроионов на состояние здоровья человека нет.
Влияние на зрение.
К зрительному утомлению пользователя ВДТ относят целый комплекс симптомов: появление "пелены" перед глазами, глаза устают, делаются болезненными, появляются головные боли, нарушается сон, изменяется психофизическое состояние организма.
Необходимо отметить, что жалобы на зрение могут быть связаны как с упомянутыми выше факторами ВДТ, так м с условиями освещения, состоянием зрения оператора и др. Синдром длительной статистической нагрузки (СДСН).
У пользователей дисплеев развивается мышечная слабость, изменения формы позвоночника. В США признано, что СДСН - профессиональное заболевания 1990-1991 годов с самой высокой скоростью распространения. При вынужденной рабочей позе, при статической мышечной нагрузке мышц ног, плеч, шеи и рук длительно пребывают в состоянии сокращения. Поскольку мышцы не расслабляются, в них ухудшается кровоснабжение; нарушается обмен веществ, накапливаются биопродукты распада и, в частности, молочная кислота. У 29 женщин с синдромом длительной статической нагрузки бралась биопсия мышечной ткани, в которых было обнаружено резкое отклонение биохимических показателей от нормы.
Стресс.
Пользователи дисплеев часто находятся в состоянии стресса. По данным Национального Института охраны труда и профилактики профзаболеваний США (1990 г.) пользователи ВДТ в большей степени, чем другие профессиональные группы, включая авиадиспетчеров, подвержены развитию стрессорных состояний. При этом у большинства пользователей работа на ВДТ сопровождается значительном умственным напряжением.
Показано, что источниками стресса могут быть: вид деятельности, характерные особенности компьютера, используемое программное обеспечение, организация работы, социальные аспекты.
Работа на ВДТ имеет специфические стрессорные факторы, такие как время задержки ответа (реакции) компьютера при выполнении команд человека, "обучаемость командам управления" (простота запоминания, похожесть, простота использования и т.н.), способ визуализации информации и т.д.
Пребывание человека в состоянии стресса может привести к изменениям настроения человека, повышению агрессивности, депрессии, раздражительности. Зарегистрированы случаи психосоматических расстройств, нарушения функции желудочно-кишечного тракта, нарушение сна, изменение частоты пульса, менструального цикла. Пребывание человека в условиях длительно действующего стресс-фактора может привести к развитию сердечно-сосудистых заболеваний.
Таблица 7.7
Таблица 7.8
|
Жалобы пользователей персонального компьютера возможные причины их происхождения.
Субъективные жалобы и возможные причины приведены в
таблице 7.7.
В качестве технических стандартов безопасности мониторов широко известны шведские ТСО92/95/98 и MPR II. Эти документы определяют требования к монитору персонального компьютера по параметрам, способным оказывать влияние на здоровье пользователя. Наиболее жесткие требования к монитору предъявляет ТСО 95. Он ограничивает параметры излучения монитора, потребления электроэнергии, визуальные параметры так, что делает монитор наиболее лояльным к здоровью пользователя. В части излучательных параметров ему соответствует и ТСО 92. Разработан стандарт Шведской конфедерацией профсоюзов.
Стандарт MPR II менее жесткий – устанавливает предельные уровни электромагнитного поля примерно в 2,5 раза выше. Разработан Институтом защиты от излучений (Швеция) и рядом организаций, в том числе крупнейших производителей мониторов. В части электромагнитных полей стандарту MPR II соответствуют российские санитарные нормы СанПиН 2.2.2.542-96 "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ. Средства защиты пользователей от ЭМП ”.
В основном из средств защиты предлагаются защитные фильтры для экранов мониторов, которые ограничивают действие на пользователя вредных его факторов. Они улучшают эргономические параметры экрана монитора и снижают излучение монитора в направлении пользователя.
Во всех случаях при проведении работ с использованием видеодисплейных терминалов ПЭВМ должны выполняться предельно допустимые уровни ЭМП, приведенные в таблице 7.8 [5].
7.3 Безопасность жизнедеятельности человека на этапе испытаний радиопередатчика
Таблица 7.9
|
Испытания радиопередатчиков проводятся как в лабораторных условиях, так и в полевых условиях.
При проведении испытаний в лабораторных условиях следует обеспечивать, чтобы уровни ЭМП на расстоянии 0,5 м от корпуса изделия не превышали предельно допустимых значений, приведенных в таблице 7.9 [5].
Из таблицы 7.9 следует, что для диапазона частот 3-30 МГц напря-женность ЭМП на расстоянии 0,5 м от корпуса изделия не должна превышать 10 В/м.
Определим предельно допустимое значение мощности передатчика, которую можно подводить к антенне при работе в условиях лаборатории, когда обслуживающий персонал и сотрудники находятся в непосредственной близости от источника ЭМП. Расчет проводим при условии, что ЭМП не должно превышать 10 В/м на расстоянии 0,5 м от корпуса (таблица 7.9) и по формуле [6]:
(7.3),
где P_0- мощность, подводимая к антенне;
G – коэффициент усиления антенны;
r – расстояние от объекта излучения.
Из формулы (7.3) получаем для изотропного излучателя (G=1) формулу:
(7.4).
При подводимой мощности P_0=100 Вт по формуле (7.3) создаваемая напряженность ЭМП равна:
(7.5).
Предельное допустимое значение потока мощности на рабочем месте не должно превышать
[6/60]
Энергетическая нагрузка, отдаваемая электрическим полем за время нахождения в зоне воздействия ЭМП равном Т определяется по
формуле [6]:
(7.6) и не должна превышать значения ППЭПДУ
Из формулы (7.6) определяем предельное допустимое время нахождения оператора в поле, создаваемом передатчиком с мощностью 100 В:
(7.7).
Полевые работы (испытания) могут проводиться в различных условиях, в том числе вблизи линий электропередачи, на полигонах передающих радиотехнических устройств различного уровня мощности.
Известно, что все выше перечисленные источники ЭМП относятся к источникам гигиенически значимого уровня (потенциально биологически опасные) [7].
Рисунок 7.1 – График зависимости напряженности электрического поля от расстояния от излучателя
 |
Электромагнитные поля воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений характеризуются напряжённостью магнитной и электрической, составляющих соответственно до 25 А/м и 15 кВ/м (иногда на высоте 1,5-2,0 м от земли). Поэтому в целях уменьшения негативного воздействия на здоровье, при производстве полевых работ вблизи линий электропередачи напряжением 400 кВ и выше, необходимо либо ограничивать время пребывания в опасной зоне, либо применять индивидуальные средства защиты.
Время нахождения оператора в непосредственной близости от излучающей антенны передатчика с мощностью 100 Вт не должно превышать выше определенного значения 1,5 мин.
При увеличении расстояния от излучающей антенны напряженность электрического поля уменьшается по формуле (7.5).
График зависимости напряженности электрического поля от расстояния при мощности передатчика 100 Вт приведен на рисунке 7.1.
Как следует из графика рисунок 7.1, на расстоянии более 9 м от излу-чающей антенны напряженность электрического поля не превышает допустимого значения.
7.4 Безопасность жизнедеятельности человека на этапе эксплуатации
По своему назначению проектируемый передатчик используется для связи с использованием ионосферы. Поэтому диаграммы направленности всех применяемых антенн имеют азимутальный угол не менее 600, т.е. не направлены в направлении поверхности Земли. Для определения уровня ЭМП, влияющего на население, размещенное вокруг передающего центра, проведем расчет напряженности поля в функции от расстояния и определение зоны ограничения застройки вокруг базовой станции.
Предельно допустимые уровни воздействия ЭМП, создаваемые радиотехническими объектами, для основного населения приведены в таблице 7.10 [5].
График зависимости напряженности электрического поля от расстояния приведен на рисунке 7.1, из которого следует, что зона ограничения застройки вокруг базовой станции должна быть не менее 9 м. Данное расстояние обеспечивает снижение уровня ЭМП до допустимого для основного населения значения 10 В/м (таблица 7.10).
Выводы
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и населения от воздействия ЭМП, создаваемого РПДУ необходимо:
- выполнять действующие нормативные документы, регламентирующие допустимые нормы ЭМП;
- на этапе разработки радиопередатчика основными воздействующими факторами являются ЭМП, создаваемые электрическим оборудованием и сетями токов промышленной частоты, а также ПЭВМ;
- допустимые нормы ЭМП от электрического поля промышленной частоты определяются ГОСТ 12.1.002;
- гигиенические требования к видеодисплейным терминалам и ПЭВМ определяются СанПиН 2.2.2.542-96;
- рассмотрены основные факторы, воздействующие на человека при работе на ПЭВМ, признаки некомфортности (субъективные жалобы), их причины и последствия, к которым может привести игнорирование субъективных ощущений и требований по допустимым нормам ЭМП и правил работы на ПЭВМ;
- на этапе испытаний в лабораторных условиях допустима работа с РПДУ на уровне мощности не более 0,42 Вт;
- при работе с изделием в режиме излучения мощности 100 Вт допустимое время пребывания в поле, создаваемом антенной на расстоянии 0,5 м не должно превышать 1,5 мин;
- уровень ЭМП не превышающий допустимого значения (10 В/м) создается на расстоянии не менее 9 м от объекта излучения;
- в процессе эксплуатации зона застройки вокруг базовой станции не должна быть ближе 9 м от размещения излучающей антенны РПДУ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- О.А. Григорьев 1, Е.П. Бичелдей 1, А.В. Меркулов 1, Степанов В.С.2, Б.Е. Шенфельд, Центр Электромагнитной Безопасности, г. Москва, ГНЦ Институт биофизики Минздрава России, г. Москва, ФГУ "УралНИИ Экология" МПР России, г. Пермь. Определение подходов к нормированию воздействия антропогенного электромагнитного поля на природные экосистемы. Статья. http://www.tesla.ru/publications/index.html. 2007.
- Статья. Охрана труда: Электромагнитные излучения. Интернет-ресурс, http://www.znakcomplect.ru /тексты, дизайн принадлежат Издательству «ЗНАК-Комплект», ЗАО. Copyright © 2004-2008 ЗНАК - Комплект, ЗАО.
- ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля на рабочих местах.
- Влияние электромагнитного поля на здоровье человека Реферат по курсу «Валеология». Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, Москва, 2002, http://www.ref.by/refs/89/35639/1.html Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека,http://www.it-med.ru/library/ie/el_magn_field.htm
-
- ГОСТ 12.1.006-84 Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.
- А.В. Меркулов, Руководитель Испытательной лаборатории ЦЭМБ, член Российского Национального Комитета по защите от неионизирующих излучений. Источники ЭМП гигиенически значимого уровня (потенциально биологически опасные. 2007, Tesla.ru
