Безопасность жизнедеятельности. 
Создание программного продукта для оценки знания студентов с помощью не традиционных методов тестирования

Неионизирующие излучения. Электромагнитное загрязнение биосферы: опасность, оценка, технические средства защиты

С развитием электроэнергетики, радиои телевизионной техники, средств связи, электронной офисной техники, специального промышленного оборудования и др. появилось большое количество искусственных источников электромагнитных полей (ЭМП), что обусловило интенсивное «электромагнитное загрязнение» среды обитания человека.

Длительное воздействие этих полей на организм человека вызывает нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечнососудистой систем, что выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, сильных болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса.

Источники ЭМП Электромагнитные поля окружают нас постоянно. Однако человек различает только видимый свет, который занимает лишь узкую полоску спектра электромагнитных волн — ЭМВ. Глаз человека не различает ЭМП, длина волны которых больше или меньше длины световой волны, поэтому мы не видим излучений промышленного оборудования, радаров, радиоантенн, линий электропередач и др. Все эти устройства, как и многие другие, использующие электрическую энергию, излучают так называемые антропогенные ЭМП, которые вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную и изменчивую электромагнитную обстановку.

По определению, электромагнитное поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами [1]. Физические причины существования ЭМП связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е (В/м) порождает магнитное поле И (А/м), а изменяющееся Н — вихревое электрическое поле. Обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга (рис.2).

Векторы Е и Н бегущей ЭМВ в зоне распространения всегда взаимно перпендикулярны. При распространении в проводящей среде они связаны соотношением.

где со — частота электромагнитных колебаний; у — удельная проводимость вещества экрана; i — магнитная проницаемость этого вещества; к — коэффициент затухания; R — расстояние от входной плоскости экрана до рассматриваемой точки.

ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц ЭМП «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн (не исчезая с устранением источника). Например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне.

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны к. Источник, генерирующий излучение, то есть создающий электромагнитные колебания, характеризуется частотой f. Международная классификация электромаг-нитных волн по частотам приведена в табл. 3.1.1.

Особенностью ЭМП является его деление на «ближнюю» и «дальнюю» зоны. На практике в «ближней» зоне — зоне индукции на расстоянии от источника г < К ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату г2 или кубу г3 расстояния. Поле в зоне индукции служит для формирования электромагнитной волны. «Дальняя» зона — зона сформировавшейся электромагнитной волны, в которой интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника г*1. Граница «ближней» и «дальней» зоны представлена.

Таблица Международная классификация электромагнитных волн по частотам.

Рис. Зоны ЭПМ для различных частот

В зоне индукции еще не сформировалась бегущая волна, вследствие чего Е и Н не зависят друг от друга, поэтому нормирование в этой зоне ведется как по электрической, так и по магнитной составляющей поля. Это характерно для ВЧ-диапазона. В зоне излучения ЭМП характеризуется электромагнитной волной, наиболее важным параметром которой является плотность потока мощности (ППМ).

В «дальней» зоне излучения принимается Е = 377Н, где 377 — волновое сопротивление вакуума, Ом. В мировой практике санитарно-гигиенического надзора на частотах выше 300 Мгц в «дальней» зоне излучения обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ) или плотность потока мощности (ППМ) — S, Вт/м2. За рубежом ППЭ обычно измеряется для частот выше 1 ГГц. ППЭ характеризует величину энергии, теряемой системой за единицу времени вследствие излучения электромагнитных волн.

Естественные и антропогенные источники ЭМП.

Естественные источники ЭМП делятся на 2 группы. Первая — поле Земли: постоянное (основное) магнитное поле (55,7−33,4 А/м, причем напряженность геомагнитного поля убывает от магнитных полюсов к магнитному экватору). Процессы в магнитосфере вызывают колебания геомагнитного поля в широком диапазоне частот: от 10″ 5 до 102 Гц, амплитуда может достигать сотых долей А/м. Вторая — радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, галактики и др.). В силу относительно низкого уровня излучения от космических радиоисточников и нерегулярного характера воздействия их суммарный эффект поражения биообъектов незначителен.

Человеческое тело также излучает ЭМП с частотой выше 300 ГГц с плотностью потока энергии порядка 0,003 Вт/м2. Если общая площадь поверхности среднего человеческого тела 1,8 м², то общая излучаемая энергия составляет примерно 0,0054 Вт.

Антропогенные источники ЭМП в соответствии с международной классификацией также делятся на 2 группы. Первая — источники, генерирующие крайне низкие и сверхнизкие частоты от 0 Гц до 3 кГц. Вторая — источники, генерирующие от 3 кГц до 300 ГГц, включая микроволны (СВЧ — излучение) в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц.

К первой группе относятся в первую очередь все системы производства, передачи и распределения электроэнергии. Источником электрических полей промышленной частоты являются, например, токоведущие части действующих электроустановок: линии электропередач (ЛЭП), трансформаторные подстанции, электростанции, индукторы, конденсаторы термических установок, фидерные линии, генераторы, трансформаторы, электромагниты, соленоиды, электрои кабельная проводки, металлокерамические магниты, офисная электрои электронная техника, транспорт на электроприводе и др. В различных технологиях электромагнитная энергия высокочастотного (ВЧ) и сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазонов в основном используется для процессов электротермии, то есть для нагрева материала в самом ЭМП. Данное направление является перспективным, так как оно обеспечивает большие скорости и качество обработки материалов, экологически и экономически эффективно. Это объясняется тем, что в ЭМП разогрев материала на атомном и молекулярном уровнях происходит во всем объеме сразу за счет электрических потерь, в то время как температура окружающей среды остается практически без изменения [2].

Вторую группу составляют функциональные передатчики (коммерческие передатчики, радиотелефоны, направленная радиосвязь, навигация, локаторы), различное технологическое оборудование, использующее СВЧ-излучение, переменные (50 Гц — 1 МГц) и импульсные магнитные поля, медицинские терапевтические и диагностические установки (20 МГц — 3 ГГц), бытовое оборудование (СВЧ-печи), средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы ПК, телевизоры и т. п.).