Електромагнітні поля і випромінювання

У процесі еволюції біосфера постійно перебуває під впливом електромагнітних полів (ЕМП) природного походження (природний фон): електричне та магнітне поля Землі, космічні ЕМП, передусім ті, що генеруються Сонцем.

Джерелами, що генерують ЕМП антропогенного походження, є телевізійні та радіотрансляційні станції, установки для радіолокації та радіонавігації, високовольтні лінії електропередач, промислові установки високочастотного нагрівання, пристрої, що забезпечують мобільний та сотовий телефонні зв'язки, антени, трансформатори та ін. Джерелами ЕМП можуть бути будь-які елементи електричного кола, через які проходить високочастотний струм. Причому ЕМП змінюється з тією самою частотою, що і струм, який його створює.

Електромагнітні поля характеризуються певною енергією, яка поширюється у просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Основними параметрами електромагнітних хвиль є: довжина хвилі λ, м; частота коливання f, Гц; швидкість поширення радіохвиль с, м/с. Ці параметри пов'язані між собою наступною залежністю

Залежно від частоти коливань (довжини хвилі) радіочастотні електромагнітні випромінювання поділяються на діапазони (табл. 5.2).

Таблиця 5.2 - Спектр діапазонів електромагнітних випромінювань радіочастот

Примітка: діапазони частот та довжин хвиль включають верхнє значення параметра і виключають нижнє.

Ступінь впливу ЕМП на організм людини залежить від діапазону частот, інтенсивності та тривалості дії, характеру випромінювання (безперервне чи модульоване), режиму опромінення, площі опромінюваної поверхні тіла, індивідуальних особливостей організму. ЕМП можуть викликати біологічні та функціональні несприятливі ефекти в організмі людини. Функціональні ефекти виявляються у передчасній втомлюваності, частих головних болях, погіршенні сну, порушеннях центральної нервової та серцево-судинної систем. При систематичному опроміненні ЕМП спостерігаються зміни кров'яного тиску, сповільнення пульсу, нервово-психічні захворювання, деякі трофічні явища (випадіння волосся, ламкість нігтів та ін.). Сучасні дослідження вказують на те, що радіочастотні випромінювання, впливаючи на ЦНС, є вагомим стрес- чинником.

Змінне ЕМП являє собою сукупність магнітного та електричного полів і поширюється у просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Основним параметром, що характеризує магнітне та електричне поля є напруженість: Н - напруженість магнітного поля, А/м; Е - напруженість електричного поля, В/м.

Простір навколо джерела ЕМП умовно поділяють на ближню зону (зону індукції) та дальню зону (зону випромінювання). Для оцінювання ЕМП у цих зонах використовують різні підходи. Ближня зона охоплює простір навколо джерела ЕМП, що має радіус, який приблизно дорівнює 1/6 довжини хвилі. У цій зоні електромагнітна хвиля ще не сформована, тому інтенсивність ЕМП оцінюється окремо напруженістю магнітної та електричної складових поля (несприятлива дія ЕМП у цій зоні переважно обумовлена електричною складовою). У ближній зоні зазвичай знаходяться робочі місця з джерелами електромагнітних випромінювань НЧ, СЧ, ВЧ, ДВЧ. Робочі місця з джерелами електромагнітних випромінювань з довжиною хвилі меншою, ніж 1 м (УВЧ, НВЧ, НЗВЧ), знаходяться практично завжди у дальній зоні, у якій електромагнітна хвиля вже сформувалася. У цій зоні ЕМП оцінюється згідно кількості енергії (потужності), що переноситься хвилею у напрямку свого поширення.

Засоби та заходи захисту від ЕМ випромінювань радіочастотного діапазону поділяються на індивідуальні та колективні. Останні можна поділити на організаційні, технічні та лікувально-профілактичні.

До організаційних заходів колективного захисту належать:

- розміщення об'єктів, які випромінюють ЕМП таким чином, щоб звести до мінімуму можливе опромінення людей;

- захист часом - перебування персоналу у зоні дії ЕМП обмежується мінімально необхідним для проведення робіт часом;

- захист відстанню - віддалення робочих місць на максимально допустиму відстань від джерел ЕМП;

- захист кількістю - потужність джерел випромінювання повинна бути мінімально необхідною;

- виділення зон випромінювання ЕМП відповідними знаками безпеки;

- проведення дозиметричного контролю.

Технічні засоби колективного захисту передбачають:

- екранування джерел випромінювання ЕМП;

- екранування робочих місць;

- дистанційне керування установками, до складу яких входять джерела ЕМП;

- застосування попереджувальної сигналізації.

До лікувально-профілактичних заходів колективного захисту належать:

- попередній та періодичні медогляди;

- надання додаткової оплачуваної відпустки та скорочення тривалості робочої зміни;

- допуск до роботи з джерелами ЕМП осіб, вік яких становить не менше 18 років, а також таких, що не мають протипоказань згідно стану здоров'я.

Одним з найбільш ефективних технічних засобів захисту від ЕМ випромінювань радіочастотного діапазону, що знаходить широке застосування у промисловості, є екранування. Для екранів використовуються, головним чином, матеріали зі значною електричною провідністю (мідь, латунь, алюміній та його сплави, сталь). Екрани виготовляються з металевих листів або сіток у вигляді замкнутих камер, шаф чи кожухів, що під'єднуються до системи заземлення. Принцип дії захисних екранів базується на поглинанні енергії випромінювання матеріалом з наступним відведенням у землю, а також на відбиванні її від екрану.

Основною характеристикою екрану є його ефективність екранування, тобто ступінь послаблення ЕМП. Товщину екрана b з суцільного листового матеріалу, що забезпечує необхідне послаблення інтенсивності ЕМП, можна визначити за формулою

де Е_е - задане значення послаблення інтенсивності ЕМП, яке визначається шляхом ділення дійсної інтенсивності поля на гранично допустиму; f - частота ЕМП, Гц; μ - магнітна проникність матеріалу екрану, Г/м; ρ - питома провідність матеріалу екрана, Ом/м.

Захист приміщення від впливу зовнішніх ЕМП можна забезпечити шляхом облицювання стін металізованими шпалерами та облаштування на вікнах металевих сіток.

Як засоби індивідуального захисту від ЕМ випромінювань застосовуються халати, комбінезони, захисні окуляри та ін. Матеріалом для халатів та комбінезонів слугує спеціальна радіотехнічна тканина, у структурі якої тонкі металеві нитки утворюють сітку. Для захисту очей використовують спеціальні радіозахисні окуляри ОРЗ-5 (ЗП5-90), на скло яких нанесено тонку прозору плівку напівпровідникового олова.