Контроль воздействия электромагнитных полей на человека и окружающую среду

Задание на контрольную работу

Вопрос 14. Отрицательное воздействие электромагнитных полей на окружающую среду.

Вопрос 41. Интегральные показатели состояния безопасности и условий труда.

Вопрос 59. Защита от действия электромагнитных полей.

Задача № 4.

На комбинате эксплуатируется определенное количество электрооборудования. За год были зарегистрированы аварийные ситуации поражения людей электрическим током.

Используя статистику происшествий, выполнить следующее: проанализировать причины аварий; снизить за прогнозируемый период вероятность возникновения аварийных ситуаций, используя меры организационного и технического характера. При расчетах в качестве исходных данных берут среднестатистическое количество (n) циклов использования оборудования за год:

n = a * b * c.

где, а — количество приборов и аппаратов,.

b — количество рабочих дней в году (b = 330);

c — количество циклов за смену (принимать с = 15).

Значение P для случаев зарегистрированных нарушений рассчитывать как отношение количества таких случаев к среднестатистическому количеству рабочих циклов за год.

В таблице 1 приведена статистика нарушений норм безопасности эксплуатации оборудования, зарегистрированных за год.

Таблица 1.

Для анализа причины аварий вычислим среднестатистическое количество (n) циклов использования оборудования за год По формуле:

n = a * b * c.

n = a * 330 * 15, получим значения для каждого из вариантов на.

рисунок 1.

Рисунок 1.

И рассчитаем количество циклов в год на один случай, соответственное варианту среднестатистического количества (n) по формуле:

P_c = n / d, где d — количество случаев в год.

P_{o c} = n / (P_c1 + P_c2 + P_c3).

Вычислим значения и запишем в таблицу 1.

Таблица 1.

По результатам вычислений рисунок 2, можно сказать что наибольшей вероятностью возникновения аварийных ситуаций подвержены варианты: 1, 9, 8, 4, 2;

Рисунок 2.

Рассмотрим вариант 1, 9, 8, 4, 2, 3. Здесь следует провести мероприятия технического характера по устранению плохих контактов в электрощитах, тем самым уменьшая вероятность нарушений изоляции и коротких замыканий соответственно.

Вариант 6, 10, 5, 7 требует больше организационных мероприятий по уменьшению и распределению нагрузок по электрощитам тем самым уменьшаем вероятность возникновения плохих контактов соответственно пробоев изоляции и коротких замыканий.

Теоретическая часть

14. Отрицательное воздействие электромагнитных полей на окружающую среду Человек находится под постоянным воздействием электромагнитных полей (ЭМП) и электромагнитного излучения (ЭМИ). Это явление нельзя назвать противоестественным — на протяжении всего своего многовекового существования человечество подвергалось влиянию ЭМИ.

Источники этого ЭМИ имели естественный характер (Солнце, другие звезды, черные дыры, нейтронные звезды, галактики и др.). Однако в связи с научно-техническим прогрессом в быту и на работе человек стал активно использовать приборы и аппаратуру, являющиеся источниками ЭМП и ЭМИ.

Такая ситуация оказывает негативное влияние на человека, так как искусственные источники ЭМИ создают дополнительное излучение (сверх того естественного, к которому приспособлен человек). Более того, количество таких приборов и аппаратуры продолжает возрастать.

Теперь источники ЭМИ не только присутствуют на рабочих местах, но и широко распространены в быту. Таким образом, напряженность электромагнитных полей, окружающих человека, продолжает возрастать и на данный момент в несколько раз превосходит естественный электромагнитный фон. Действие ЭМИ усугубляется долговременным воздействием: круглосуточно и на протяжении ряда лет, что, как правило, приводит к передозировке ЭМИ и трагическим последствиям.

Именно поэтому, электромагнитное загрязнение пополнило список основных проблем человека, окружающей среды и экологии. Как следствие, началась работа в различных областях (проведение исследований, разработка законодательства и др.) для решения этой проблемы.

На настоящий момент, по критериям нарушения условий жизнедеятельности населения и возможным негативным последствиям электромагнитное загрязнение можно считать плавно протекающей ЧС техногенного характера.

Электромагнитный загрязнение неионизирующий излучение Электромагнитное загрязнение — это форма физического загрязнения окружающей среды, связанная с нарушением её электромагнитных свойств, которое характеризуется наличием электромагнитных полей повышенной интенсивности, создаваемых природными и техногенными источниками неионизирующего излучения.

К электромагнитному неионизирующему излучению относятся сверхдлинные, длинные, средние, короткие, ультракороткие радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет и ультрафиолетовое излучение.

Электромагнитное излучение — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля. Электромагнитное поле — фундаментальное физическое поле, представляющее собой совокупность электрического и магнитного полей. Источники электромагнитного поля. Существует огромное разнообразие источников ЭМП. Но их можно подразделить на две большие группы: источники природного и источники техногенного характера (Природные — вулканы, естественные выходы нефти и газа, месторождения сульфидов (сернистый газ), радиоактивных руд (радон), подземные, лесные, степные пожары. Антропогенные — промышленные предприятия, свалки бытовых отходов, теплоэнергетический комплекс, транспорт, животноводческие комплексы, склад химических веществ).

Организм человека осуществляет свою деятельность путем ряда сложных процессов и механизмов и, в том числе, с использованием внутрии внеклеточной электромагнитной информации и соответствующей биоэлектрической регуляции. Электромагнитная среда обитания фактически может быть рассмотрена как источник помех в отношении жизнедеятельности человека и биоэкосистем. В этой связи возникает проблема биоэлектромагнитной совместимости как весьма сложной системы взаимодействия живой природы и технических средств, источников ЭМИ. В этой ситуации живой организм вынужден постоянно искать защиту от быстро меняющейся обстановки, используя свои внутренние возможности.

При взаимодействии электромагнитных излучений с биологическими объектами лишь часть энергии поглощается. В этом случае используют следующий принцип: только та часть энергии излучения может вызвать изменения в веществе, которая поглощается этим веществом; отраженная или проходящая энергия не оказывает никакого действия.

Термин «электромагнитное загрязнение окружающей среды» объективно отражает новые экологические условия, сложившиеся на Земле в условиях воздействия электромагнитного поля (ЭМП) на человека и все элементы биосферы.

Технологическое развитие информационного общества привело к тому, что в условиях постоянного воздействия ЭМП находится значительная часть экосистем, особенно в условиях городов, на прилегающих к городам территориях, а также локально в практически незаселенных условиях. Однако нормирование ЭМП как физического фактора внешней среды проводится только с целью его санитарно-гигиенической оценки для человека, а экологические нормативы для источников ЭМП в нашей стране отсутствуют.

ЭМП является весьма чувствительным фактором для всех элементов биоэкосистем от человека до простейших.

Так действие ЭМП на насекомых свидетельствует о том, что этот фактор может вызывать изменения в поведении, действуя на уровни информационных отношений между особями, может оказывать чисто физическое действие в силу особенностей строения тела и жизнедеятельности насекомых; может также оказывать на некоторые физиологические характеристики (обмен веществ, рост и развитие). Возможно также некоторое действие ЭМП на генетическом уровне.

Как слабые, так и сильные ЭМП оказывают достаточно выраженное влияние на морфологические, физиологические, биохимические и биофизические характеристики многих растений. Влияют на рост, развитие и размножение растительных объектов. Что касается истинно генетических последствий, то однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Подавляющее большинство исследований обнаруживает высокую чувствительность различных микроорганизмов к достаточно слабым полям. Однако нет систематических и крайне мало достоверных данных о наличии эффектов, направлению реакций и последующих изменений в связи с параметрами действующих ЭМП.

Необходимо подчеркнуть, что значительная часть представителей фауны, в отличие от человека, обладает прямыми рецепторами ЭМП и использует естественные ЭМП для поддержания нормальной жизнедеятельности. По мнению авторов, такие виды являются наиболее уязвимыми в ситуации электромагнитного загрязнения.

Все это создает угрозу здоровью человека, ухудшает условия жизни, что дает основания оценивать электромагнитное загрязнение как чрезвычайную ситуацию техногенного характера.

Можно с уверенностью сказать, что электромагнитное загрязнение является если не важнейшей, то одной из значительных проблем в жизни современного человека. Такой вывод, в свою очередь, означает, что перед человеком встает новая проблема — разработка комплекса мер, во-первых, для защиты от негативного воздействия ЭМИ, а во-вторых, для сокращения интенсивности ЭМИ, исходящего от приборов и аппаратуры.

Решение проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды является комплексной задачей, затрагивающей социальные и экономические интересы различных отраслей и ведомств, требующей междисциплинарных подходов и привлечения специалистов разного профиля.

Особенностью проблемы является то, что основными источниками электромагнитного загрязнения окружающей среды являются наиболее динамично развивающиеся отрасли (связь, энергетика) со значительными привлеченными капиталами и инвестициями, как в техническую инфраструктуру, так и в целом в экономику отраслей. В связи с этим, для реального решения проблемы крайне необходимо иметь полномочный орган государственной координации работ.

Для регулирования воздействия ЭМП антропогенного происхождения на окружающую среду с целью предотвращения деградации основных компонентов природных экосистем, включая сокращение биоразнообразия, связанное с этим снижение способности природы к саморегуляции, в рамках реализации Экологической доктрины Российской Федерации, необходимо осуществление следующих мероприятий:

• — разработка и утверждение критериев и предельно допустимых уровней воздействия ЭМП на окружающую среду;
• — разработка и утверждение критериев оценки степени экологической опасности источников ЭМП конкретных типов, т. к. в зависимости от источника характер воздействия может иметь различный характер;
• — внесение соответствующих изменений в методику проведения ОВОС, на объектах содержащих источники ЭМП;
• — разработка методики инструментального контроля интенсивности ЭМП в целях экологической оценки; подготовка федерального и региональных реестров источников ЭМП;
• — разработка методологии исчисления и введение платежей или экологического налога за ущерб, наносимый ЭМП окружающей среде, необходимость введения которых обсуждалась на различных уровнях (см. письмо Минэкономики России от 28 мая 1999 г. № 2296-П, решения Комитета по экологии Государственной Думы от 15 апреля 1999 г. № 98−5, от 21 мая 1998 г. № 70−2, от 19 ноября 1998 г. № 81−2, приказ Министра МПР России № 361 «О расширении системы платежей за негативное воздействие на окружающую среду»);
• — разработка порядка расчета экономических оценок вредных нагрузок от загрязнения окружающей среды ЭМП для использования указанных оценок при разработке планов специализированных мероприятий по защите (реконструкция, вывод за пределы населенных мест, использование технических защитных мероприятий и т. п.).

Учитывая, что существует определенный положительный опыт международных организаций и национальных программ в других странах по решению проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды, считаем необходимым изучение этого опыта, установление соответствующих межгосударственных контактов.

Начиная с 1995 года проблема электромагнитной безопасности в окружающей среде практически ежегодно обсуждается Комитетом экологии Государственной Думы Российской Федерации, находит поддержку в поручениях аппарата Правительства (ответственный — Минздрав России), однако практического решения не имеет.

Существующая тенденция увеличения использования электромагнитной энергии в хозяйственной деятельности человека и современное состояние обеспечения проблемы электромагнитной безопасности на государственном уровне позволяет прогнозировать дальнейшее увеличение электромагнитного загрязнения окружающей среды. Поэтому разработка и введение в практику нормативно-правовых и экономических регуляторов электромагнитного загрязнения, безусловно, позволит создать коренной позитивный поворот в ситуации, предотвратить деградацию среды обитания и сокращение видового биоразнообразия, внесет важный вклад в обеспечение устойчивого развития страны.

41. Интегральные показатели состояния безопасности и условий труда Для общей оценки условий труда может применяться ряд методов. Один из наиболее простых — расчет коэффициента условий труда (К _у.т)на основе обобщения ряда статистических показателей: К₁, К₂ и К₃

Коэффициент К₁, характеризует долю параметров санитарно-гигиенических условий труда, соответствующих санитарным нормам, в общем количестве анализируемых (значимых для данного вида деятельности) параметров:

К1 = Пс-г н / Пс-г общ где П_с-г н — количество санитарно-гигиенических параметров производственной среды, находящихся в пределах санитарных норм; П_{с-г общ} — общее количество анализируемых (значимых) санитарно-гигиенических параметров производственной среды.

Коэффициент К₂ характеризует использование рабочего времени с учетом неблагоприятных условий труда:

К₂ = t_общ / t_общ + t_п

где t_общ — общее количество отработанных за анализируемый период человеко-часов;

t_п — потери рабочего времени в связи с травматизмом, заболеваниями, сокращением продолжительности смены и дополнительными отпусками в связи с неблагоприятными условиями труда, чел.-ч.

Коэффициент К₃ оценивает долю рабочих мест с безопасными условиями труда в общем их количестве:

К3 = М_б / М_общ

где М_б — среднегодовое количество рабочих мест с благоприятными условиями труда; М_общ — общее среднегодовое количество рабочих мест.

Обобщающий показатель К_у.т определяется как среднегеометрическая величина трех коэффициентов:

Ку.т = К1*К2*К3.

Одним из методов обобщенной оценки является расчет интегрального показателя тяжести труда в баллах. При использовании этого метода все элементы условий труда (включая санитарно-гигиенические и психофизиологические факторы), реально воздействующие на работника на конкретном рабочем месте («значимые»), получают количественную оценку в баллах — от 1 до 6 в соответствии с медико-физиологической классификацией работ и разработанными на ее основе критериями оценки условий труда.

Критерии оценки позволяют присвоить каждому анализируемому фактору определенное количество баллов в зависимости от его значения и степени соответствия санитарным нормам и правилам. Баллы, по сути, представляют собой условную числовую характеристику биологического воздействия того или иного фактора на организм человека.

Полученная оценка служит основанием для установления категории тяжести труда в соответствии со шкалой, приведенной в таблице 1.

Таблица 1 Шкала для определения категории тяжести труда Еще один метод основан на суммировании оценок показателей напряженности, тяжести, вредности и опасности работы.

По уровню напряженности, показателями которой являются степень монотонности труда, режим труда и отдыха, уровень ответственности, длительность периода сосредоточения внимания (в % ко времени смены), плотность поступающих информационных сигналов (количество в час), выделяют спокойные (H1), умеренно-напряженные (H2), напряженные (H3) и особо напряженные (Н4) работы.

По уровню тяжести, показателями которой служат величина энергозатрат, рабочая поза и величина прилагаемых мышечных усилий, расстояние, проходимое за смену, период вынужденно напряженной рабочей позы (в % к сменному времени), выделяют легкие (T1), средней тяжести (Т2), тяжелые (Т'3), особо тяжелые (T4) работы.

Уровень вредности работ оценивают по климатическим условиям рабочей зоны, загрязненности воздуха в ней, освещению, наличию и уровню контактной вибрации, шума, ультразвука, инфраизлучений, электромагнитных и радиоактивных излучений.

По этому уровню различают безвредные (В1), допустимой вредности (В2), вредные (В3) и особо вредные (В4) работы.

По каждому параметру рабочее место может получить от одного (например, H1) до четырех (например, О4) баллов.

Соответственно сумма баллов характеризует одну из четырех категорий условий труда. При этом при отнесении рабочего места к первой категории ни по одному из параметров балл не может превышать 1, ко второй — 2, к третьей — 3.

Таким образом, оптимальные условия труда оцениваются в 4 балла; допустимые — от 5 до 8, неблагоприятные — от 6 до 12 (при наличии 3 баллов хотя бы по одному из параметров), особо неблагоприятные — от 7 до 16 баллов (при наличии 4 баллов хотя бы по одному из параметров).

59. Защита от действия электромагнитных полей Источником излучения электромагнитных полей являются различные электроустановки — воздушные линии электропередачи и открытые распределительные устройства при промышленной частоте 50 Гц, производственные технологиче5ские высокочастотные установки, различные электровакуумные высокочастотные приборы (магнетроны, клистроны и др.), применяемые в научных исследованиях, радиолокации и т. п.

Медицинскими исследованиями установлено, что длительное воздействие переменного электромагнитного поля на организм человека вызывает нарушение функций его нервной и сердечно-сосудистой систем. Оно проявляется быстром утомлении человека, снижении точности движений в процессе работы, головой боли и болевых ощущениях в области сердца, повышении кровяного давления. Электромагнитные поля, особенно высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ), могут быть причиной профессионального заболевания.

При кратковременном воздействии электромагнитного поля эти нарушения деятельности организма оказываются нестойкими, но при длительном воздействии могут быть причиной заболевания. Помимо вредного теплового действии на живую ткань, энергия электромагнитного поля вызывает биологические изменения в клетках ткани, что и приводит к серьезным изменениям жизненных функций — торможение рефлексов, ослабление сердечной деятельности, изменение состава крови, помутнение хрусталиков глаза и др.

Наблюдениями установлено, что степень воздействия электромагнитного поля на организм человека зависит от частоты его колебаний и величины напряженностей магнитной и электрической составляющих этого поля. Большее влияние на организм человека оказывает электрическая составляющая напряженность поля.

В производственных условиях при использовании высокочастотных установок нагрева металла или диэлектрических материалов могут иметь место излучения в окружающее пространство некоторой части генерируемого электромагнитного поля воздействующего на обслуживающих установку операторов в зоне обслуживания.

Защита от действия электромагнитных полей высоких, ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких частот осуществляется в соответствии с требованиями «Санитарных норм и правил при работе с источниками электромагнитных полей ВЧ, УВЧ и СВЧ». Эти правила распространяются на установки, излучающие электромагнитные поля с частотами 100 кГц — 30 МГц (ВЧ), 30−300 МГц (УВЧ) и 300−300 000 МГц (СВЧ). Для индукционного нагрева материалов применяются установки ВЧ.

Источниками электромагнитных полей, распространяющихся в окружающую среду вокруг этих установок, могут явиться неэкранированные элементы: индукторы, трансформаторы, конденсаторы, отходящие линии.

Степень облучения работающих зависит от мощности установки и наличия экранирования ВЧ элементов, а также от положения рабочего места относительно источника излучения.

Интенсивность электромагнитного поля определяется прибором ИЭМП-1, который имеет пределы измерения электрической составляющей 4−2000 В/м в диапазоне частот 100 кГц -30 МГц и 1−600 В/м в диапазоне частот 20−300 МГц и магнитной составляющей 0,5−300 А/м.

Согласно правил интенсивность электромагнитных полей не должна превышать:

• А) по электрической составляющей в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц -20 В/м, а диапазоне частот 30−300 МГц — 5 В/м;
• Б) по магнитной составляющей в диапазоне частот от 100 кГц до 1,5 МГц -5 А/м.

Действующие генераторы ВЧ, УВЧ и СВЧ должны размещаться в специальных помещениях. Разрешается размещение ВЧ установок для нагрева металлов и диэлектриков в общих помещениях при условии обеспечения на рабочих местах предельно допустимых уровней обслуживания и при условии исключения облучения лиц, не обслуживающих данные установки.

При термической обработке металлов и диэлектриков у рабочих элементов (индуктор, плавильная печь, пластины рабочего конденсатора) должна быть оборудована местная вытяжная вентиляция. Во избежание нагрева ВЧ полем воздухоприемники изготовляются из немагнитных материалов.

Защита персонала, обслуживающего установки ВЧ, УВЧ и СВЧ, достигается:

• А) непосредственно уменьшением излучения самого источника электромагнитного поля;
• Б) экранированием рабочего места от источника излучений или удавлением от него рабочего места с помощью дистанционного управления;
• Г) применением средств индивидуальной защиты.

В установках для индукционного нагрева металла обычно применяется общее экранирование установки, причем за экран выносятся пульт управления и закалочный индуктор, или выполняется поблочное экранирование.

При блочном экранировании экран конденсатора выполняется в виде замкнутой металлической камеры или сетки, экран ВЧ трансформатора — в виде стального кожуха, экран плавильного индуктора — в виде подвижной металлической камеры, опускающейся во время нагрева и поднимающейся после его окончания, или в виде неподвижной камеры с дверей.