Неионизирующие электромагнитные излучения и поля

К неионизирующим электромагнитным излучениям и полям относят электромагнитные излучения радиочастотного и опти­ческого диапазонов. К ним условно также относят статические электрические и постоянные магнитные поля, хотя они излу­чениями не являются.

Электромагнитные излучения (ЭМИ) распространяются в виде электромагнитных волн. Основными физическими характеристика­ми волн являются: длина волны — Я, м, частота колебаний — /, Гц и скорость распространения — V, м/с. Указанные параметры свя­заны между собой следующим соотношением:

К волновым свойствам, обладающим биологическим действием, относят отражение, преломление, интерференцию и дифракцию. Волновые характеристики ЭМЛ определяют степень поглощения их тканями и глубину проникновения в них.

Кроме волновых свойств, различают и квантовые параметры электромагнитного излучения. При этом излучение рассматри­вается как прерывистый процесс в виде отдельных элементар­ных порций — квантов.

Биологическое действие электромагнитного излучения, осо­бенно ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-диапазонов частот, определяется главным образом энергией кванта. В ра­диодиапазоне эта энергия минимальна и не имеет биологиче­ского значения.

Неионизирующие электромагнитные излучения и поля по происхождению делятся на естественные и антропогенные.

В спектре естественных электромагнитных полей условно можно выделить несколько составляющих — это постоянное магнитное поле Земли, электростатическое поле и переменные электромагнитные поля в диапазоне частот от 10~³ Гцдо 10¹² Гц.

Антропогенными источниками излучения электромагнитной энергии в окружающую среду являются антенные системы радио­локационных станций (РЛС), радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радиосвязи, воздушные линии электропе­редачи и др.

Наиболее часто электромагнитные колебания именуют либо в величинах длины волны — миллиметровые, сантиметровые, де­циметровые, метровые, либо в величинах частоты колебаний — герцах (Гц), килогерцах (10³ Гц), мегагерцах (10 Гц), гигагер­цах (10⁹ Гц).

Электромагнитные излучения естественного происхождения играют важную роль в становлении жизни на Земле и ее после­дующих этапах развития.

Особое внимание при изучении влияния естественных ЭМИ на живую природу уделяется геомагнитному полю как одному из важнейших факторов окружающей среды. Отмечено, что под влиянием естественных электромагнитных полей имеет место целый ряд реакций со стороны различных систем у бактерий, млекопитающих и других организмов. Наличие у живых су­ществ (моллюски, пчелы, голуби, человек и др.) биогенного магнетита позволяет сделать предположение о возможности прямой магниторецепции. Изучение магниторецепции у чело­века дало основание считать, что она представлена как в струк­турах мозга, так и надпочечниках.

Резкие колебания в сторону снижения или увеличения от "привычных" для биосистем параметров естественных ЭМИ может обусловливать в организме серьезные негативные по­следствия.

Так, установлено, что геомагнитные возмущения могут ока­зывать десинхронизирующее влияние на биологические ритмы и другие процессы в организме. Они могут вызывать модули­рующий эффект функционального состояния мозга. В период возникновения геомагнитных возмущений имеет место увели­чение числа клинически тяжелых медицинских патологий (ин­фарктов миокарда, инсультов), числа дорожно-транспортных происшествий и аварий самолетов, вызовов скорой помощи. При магнитных бурях неблагоприятное воздействие на орга­низм испытывают около 30 % населения.

В условиях трудовой деятельности работа с персональными электронно-вычислительными машинами (ПЭВМ) сопровож­дается воздействием на организм целого ряда факторов, спо­собных оказать в определенных условиях неблагоприятное влияние на функциональное состояние организма и работоспо­собность пользователей.

К таким факторам относятся интенсификация и формализа­ция интеллектуальной деятельности (большая зрительная на­грузка, постоянная концентрация внимания и быстрое его пе­реключение с одного объекта на другой), а также напряжение зрительного анализатора у сотрудника.

Работа с видеотерминалами (ВДТ) вызывает напряжение зри­тельных функций, которое обусловлено рядом причин:

• необычный контраст между фоном и символами на экране ВДТ;

• нечеткость символов на экране по сравнению с печатным текстом;

• непривычная форма символов;

• затрудненность по желанию изменения расстояния между глазами и экраном и направления взгляда по сравнению с привычными условиями при чтении печатного текста;

• затрудненность фокусировки горизонтального взгляда по сравнению с взглядом, направленным вниз;

• осознанное или бессознательное восприятие дрожания или мелькания изображения;

• наличие различных отражений на экране (особенно, если компьютер установлен неправильно или его поверхность ли­шена антибликового покрытия).

Применение цветных дисплеев существенно увеличивает опасность неблагоприятного влияния их на здоровье пользова­телей, что обусловлено более низкой четкостью изображения за счет так называемого несведения цветов.

Основными физическими факторами, воздействующими на организм пользователей являются электростатическое поле, электрическое поле 50 Гц, электромагнитное поля радиочастот.

Исследования показали, что электромагнитное, ультрафиоле­товое и инфракрасное излучение и электростатическое поле от ВДТ являются низкоинтенсивными и на расстоянии 30—50 см от экрана не превышали ПДУ. Величина напряженности элек­тростатического поля и напряженность электромагнитных по­лей на рабочих местах в большинстве случаев не превышают нормативные показатели. Лишь в отдельных работах приводятся результаты, когда эти параметры в 9—15 % случаев превышали установленные нормативы. Так, превышение ПДУ электромаг­нитных полей по электрической составляющей имело место в диапазоне 5—2000 Гц от 4 до 10 раз; а в диапазоне 2—400 кГц — от 5 до 8 раз; по магнитной составляющей — в 1,5 раза.

Учитывая, что вся эволюция человека как вида протекала при постоянном регулирующем влиянии естественных ЭМП, обес­печивающих ему в комплексе с другими факторами условия для осуществления нормальной жизнедеятельности, то любые ко­лебания как в сторону увеличения, так и уменьшения парамет­ров ЭМИ могут обусловливать развитие неблагоприятных из­менений в состоянии здоровья лиц, находящихся в такой среде.

Результаты клинико-физиологических исследований лиц, ра­ботающих в экранированных помещениях, свидетельствуют о развитии у них ряда функциональных изменений в ведущих сис­темах организма. Так, со стороны центральной нервной системы выявлены признаки дисбаланса основных нервных процессов в виде преобладания торможения, дистонии мозговых сосудов с наличием регулярной межполушарной асимметрии, отмечено возрастание амплитуды нормального физиологического тремо­ра, удлинение времени зрительно-моторной реакции и др.

Исследованиями установлены нарушения в иммунной сис­теме, а также в механизмах регуляции вегетативной нервной системы, проявляющихся в развитии функциональных измене­ний со стороны сердечно-сосудистой системы в виде лабиль­ности пульса и артериального давления, нейроциркуляторной дистонии гипертензивного типа, нарушения процесса реполя­ризации миокарда. Отмечен рост заболеваемости с ВУТ у лиц, длительное время работающих в экранированных сооружениях.

В эксперименте у животных в условиях ослабленного геомаг­нитного поля были отмечены изменения со стороны ЭЭГ-ак- тивности и условнорефлекторной деятельности животных, сви­детельствующие о нарушении силы нервных процессов в сто­рону усиления тормозного. Эндокринная система реагировала снижением активности гонадотропных гормонов гипофиза, со стороны репродуктивной системы имело место удлинение эст- ральных циклов, а также морфофункциональных изменений в яичниках и матке. Выявлены изменения в состоянии гумораль­ного и клеточного звеньев иммунной системы животных.

До настоящего времени во всем мире отсутствовали какие- либо гигиенические рекомендации, регламентирующие воздей­ствие на человека ослабленного геомагнитного поля. Основны­ми нормируемыми параметрами геомагнитного поля являются его интенсивность и коэффициент ослабления.

1. Постоянные магнитные поля

Источниками постоянных магнитных полей (ПМП) на рабо­чих местах являются постоянные магниты, сильноточные сис­темы постоянного тока (линии электропередач, электролитные ванны и др.).

Постоянные магниты и электромагниты находят широкое применение в приборостроении, в магнитных сепараторах, в устройствах для магнитной обработки, установках ядерного магнитного резонанса и электронного парамагнитного резо­нанса, а также физиотерапевтической практике.

Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются: напряженность поля, А/м, магнитный поток, Вб, и магнитная индукция, Тл.

В применяемых в медицине установках магнитного резонан­са пациенты могут подвергаться воздействию ПМП до 2 Тл.

Изучение биологического действия постоянных магнитных полей показало, что наиболее чувствительными к воздействию оказались системы, выполняющие регуляторные функции (нерв­ная, сердечно-сосудистая, нейроэндокринная и др.). Наиболее часто изменения регистрировались в форме вегетодистоний, ас- теновегетативного синдрома. Имели место брадикардия, иногда тахикардия, изменение на ЭКГ зубца Т, тенденция к гипотонии, снижение количества эритроцитов и содержания гемоглобина.

2. Электромагнитные излучения (поля) промышленной

частоты и радиочастотного диапазона

К электромагнитным излучениям (ЭМИ) радиочастотного или радиоволнового диапазона относятся ЭМП с частотой от 3 до 3 • 10¹² Гц (соответственно с длиной волны от 100 ООО км до 0,1 мм). В соответствии с международным регламентом радио­связи в этом диапазоне выделяют 12 частотных поддиапазонов.

Электромагнитные поля (ЭМП) промышленной частоты (ПЧ) представляют собой часть сверхнизкочастотного диапазона ра­диочастотного спектра. Они широко распространены в производ­ственных условиях и быту. Диапазон промышленной частоты в России представлен частотой 50 Гц. Основными источниками

ЭМП ПЧ, создаваемых в результате деятельности человека, яв­ляются различные типы производственного и бытового оборудо­вания переменного тока. Это подстанции и воздушные линии элек­тропередач сверхвысокого напряжения (СВН).

Биологическое действие электромагнитных излучений и полей радиочастот. Воздействие электромагнитных полей на биологи­ческие объекты определяется величиной наведения внутренних полей и электрических токов и их распределением в теле чело­века и животных. Это зависит от размера, формы, анатомическо­го строения тела, электрических и магнитных свойств тканей (электрическая/магнитная проницаемость и электрическая/маг­нитная проводимость), ориентации объекта относительно поля­ризации тела, а также от характеристик ЭМП (частота, интен­сивность, модуляция и др.).

Поглощение и распределение поглощенной энергии внутри тела существенно зависит также от формы и размеров облучае­мого объекта, от соотношения этих размеров с длиной волны излучения.

Организм человека и животных весьма чувствителен к воздей­ствию ЭМИ РЧ. Наиболее чувствительны к воздействию нервная система, гонады, глаза, кроветворная система. В литературе име­ются сведения об изменениях со стороны сердечно-сосудистой и нейроэндокринной систем, иммунитета, обменных процессов, а также об индуцирующем влиянии ЭМИна процессы канцерогенеза.

Установлено, что биологическое действие ЭМИ зависит от длины волны (или частоты излучения), режима генерации (не­прерывный, импульсный), условий воздействия на организм (постоянное, прерывистое; общее, местное; интенсивность; длительность). Биологическая активность ЭМИ уменьшается с увеличением длины волны (или снижением частоты) излуче­ния, поэтому наиболее активными являются санти-, деци- и метровый диапазоны радиоволн. Электромагнитные излуче­ния, характеризующиеся импульсной генерацией, обладают большей биологической активностью, чем излучения с непре­рывной генерализацией.

При изучении состояния здоровья лиц, подвергавшихся про­изводственным воздействиям ЭМП ПЧ при обслуживании под­станций и воздушных линий электропередачи напряжением 220—500 кВ были отмечены жалобы неврологического характе­ра (головная боль, повышенная раздражительность, утомляе­мость, вялость, сонливость). Одновременно имели место жало­бы на нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. Отмеченные жалобы сопровож­дались некоторыми функциональными дисфункциями нервной и сердечно-сосудистой систем в форме вегетативной дисфунк­ции (тахи- или брадикардии), артериальной гипертензии или гипотонии, лабильность пульса, гипергидроз. Неврологические нарушения проявлялись в повышении сухожильных рефлексов, треморе век и пальцев рук, снижении корнеальных рефлексов и асимметрии кожной температуры, снижении памяти и вни­мания.

Большое внимание в последние годы уделяется изучению возможного развития канцерогенного (лейкогенного) эффекта при воздействии низкоинтенсивного производственного и вне- производственного ЭМП ГТЧ. По имеющимся в настоящее вре­мя сведениям о механизме действия ЭМП СНЧ диапазона во­обще и ЭМП ПЧ в частности, основную опасность представ­ляет влияние наведенного электрического тока на возбудимые структуры организма (нервная, мышечная).

Параметром, определяющим степень воздействия, является плотность наведенного в теле вихревого тока. При этом для электрических полей рассматриваемого диапазона частот ха­рактерно слабое проникновение в тело человека, для магнит­ных полей — организм практически прозрачен.

Гигиеническая регламентация ЭМП ПЧ осуществляется раз­дельно для электрического и магнитного полей, нормируемым параметром электрического поля является напряженность, ко­торая оценивается в киловольтах на метр (кВ/м). Магнитная индукция и напряженность магнитного поля, измеряются со­ответственно в милли- или микротеслах (мТл, мкТл) и амперах или килоамперах на метр (А/м, кА/м).

В настоящее время в России существуют гигиенические нор­мативы производственных ЭП и МП ПЧ и нормативы внепро- изводственных воздействий ЭП ПЧ (СанПиН 2.2.4.7232—98 "Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях", ГОСТ 12.1.002—84 "Электриче­ские поля промышленной частоты. Допустимые уровни напря­женности и требования к проведению контроля на рабочих местах" и др.

В соответствии с указанными нормативами предельно допус­тимый уровень (ПДУ) ЭП ПЧ для полного рабочего дня состав­ляет 5 кВ/м, а максимальный ПДУ при воздействии не более 10 мин — 25 кВ/м, т. е. нормируется время пребывания в зоне воздействия ЭМП.

В целях профилактики возможного вредного воздействия ЭМИ радиочастотного диапазона на организм необходимо про­ведение предварительных и периодических медосмотров. В слу­чаях, характеризующихся прогрессирующим течением профес­сиональной патологии или усугубляющимися в результате воз­действия фактора общими заболеваниями, осуществляется временный или постоянный перевод работающих на другую ра­боту. Переводу на другую работу также подлежат женщины в пе­риод беременности и кормления, если уровни ЭМИ на рабочих местах превышают ПДУ, установленные для населения. Лица, не достигшие 18-летнего возраста, к самостоятельной работе на установках, являющихся источниками ЭМИ радиочастотного диапазона, не допускаются. Меры защиты работающих следует применять при всех видах работ, если уровни ЭМИ на рабочих местах превышают допустимые.

Защита персонала от ЭМИ радиочастотного диапазона дос­тигается путем проведения организационных и инженерно-тех­нических мероприятий, а также использования средств индиви­дуальной защиты. К организационным мероприятиям относятся выбор рациональных режимов работы установок ограничение места и времени нахождения персонала в зоне облучения и др. Инженерно-технические мероприятия включают рациональное размещение оборудования, использование средств, ограничи­вающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места персонала (поглотители мощности, экранирование). К средствам индивидуальной защиты относятся защитные очки, щитки, шлемы, защитная одежда (комбинезоны, халаты и т. д.).

Способ защиты в каждом конкретном случае должен опре­деляться с учетом рабочего диапазона частот, характера выпол­няемых работ, необходимой эффективности защиты.