Теоретическое обоснование. 
Неионизирующие электромагнитные излучения и поля

электромагнитный излучение защита неблагоприятный Цель занятия: изучить действующие гигиенические нормативные документы по электромагнитным излучениям и полям (ЭМП) в производственных условиях, требования к проведению контроля и по обеспечению защиты работников от неблагоприятного влияния ЭМП.

К неионизирующим электромагнитным излучениям и полям относятся электромагнитные излучения радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно — статические электрические и постоянные магнитные поля, поскольку последние, строго говоря, излучениями не являются.

Электромагнитные излучения распространяются в виде электромагнитных волн, основными характеристиками которых являются: длина волны — (м), частота колебаний — f (Гц), и скорость распространения — с (м/с).

В свободном пространстве скорость распространения ЭМИ равна скорости света — с =3 • 10⁸м/с, при этом указанные параметры связаны между собой следующим соотношением:

.

Геомагнитное поле — это ЭМП естественного происхождения. В спектре естественных ЭМП условно можно выделить несколько составляющих — это постоянное магнитное поле Земли (геомагнитное поле — ГМП), электростатическое поле и переменные электромагнитные поля в диапазоне частот от 10^-3 Гц до 10¹² Гц. Особое внимание при изучении влияния естественных ЭМИ на живую природу уделяется геомагнитному полю, как одному из важнейших факторов окружающей среды.

Оценка и нормирование ослабления геомагнитного поля на рабочем месте проводится на основании определения его интенсивности внутри помещения, объекта, технического средства и в открытом пространстве на территории, прилегающей к месту его расположения, с последующим расчетом коэффициента ослабления ГМП.

Интенсивность ГМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в Тл (мкТл, нТл), которые связаны между собой следующим соотношением:

где ₀ = 4•10^-7 Гн/м — магнитная постоянная.

Коэффициент ослабления интенсивности ГМП (К_о^ГМП) равен отношению интенсивности ГМП открытого пространства (Н_о или В_о) к его интенсивности внутри помещения (Н_в или В_в):

(2).

где, Н_О — модуль вектора напряженности магнитного поля в открытом пространстве; Н_В — модуль вектора напряженности магнитного поля на рабочем месте в помещении.

Временный допустимый коэффициент ослабления интенсивности ГМП (К_о^ГМП) на рабочих местах персонала в помещениях (объектах, технических средствах) в течение смены не должен превышать 2: .

Статические электрические поля (ЭСП) представляют собой поля неподвижных электрических зарядов, либо стационарные электрические поля постоянного тока. Основными физическими параметрами ЭСП являются напряженность поля и потенциалы его отдельных точек. Напряженность ЭСП — векторная величина — определяется отношением силы, действующей на точечный заряд к величине этого заряда, измеряется в вольтах на метр (В/м).

Предельно допустимая величина напряженности ЭСП на рабочих местах устанавливается в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня.

Предельно допустимая напряженность электростатического поля (Е_ПДУ) на рабочих местах обслуживающего персонала не должна превышать следующих величин:

• — при действии до 1 ч — 60кВ/м;
• — при воздействии свыше 1 ч за смену величина Е_ПДУ определяется по формуле:

(3).

где t — время в часах за смену.

Соответственно в диапазоне интенсивностей 20−60 кВ/м допустимое время пребывания персонала также можно определить по формуле:

(4).

где Е_ф — измеренное значение напряженности ЭСП (кВ/м).

При напряженностях ЭСП, превышающих 60 кВ/м, работа без применения средств защиты не допускается. При напряженностях ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.

Постоянные магнитные поля (ПМП). Основными физическими параметрами, характеризующими ПМП, являются напряженность поля (Н), магнитный поток (Ф) и магнитная индукция (В). В системе СИ единицей измерения напряженности магнитного поля является ампер на метр (А/м), магнитного потока — Вебер (Вб), магнитной индукции (или плотности магнитного потока) — тесла (Тл).

Оценка и нормирование ПМП осуществляются по уровню магнитного поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Уровень воздействия оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в мТл.

Например, при общем воздействии ПМП в течение рабочего дня (более 1ч) ПДУ напряженности ПМП составляет 8 кА/м.

Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ) являются частью сверхнизкочастотного диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в условиях быта. Диапазон промышленной частоты представлен в нашей стране частотой 50 Гц (в ряде стран Американского континента 60 Гц). Гигиеническая оценка ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по электрическому и магнитному полям (ЭП и МП ПЧ).

Предельно допустимый уровень ЭП ПЧ для полного рабочего дня составляет 5кВ/м, а максимальный ПДУ для воздействия не более 10 минут — 25 кВ/м. В интервале интенсивностей 5−20 кВ/м допустимое время пребывания определяется по формуле:

(5).

где: Т — допустимое время пребывания в ЭП ПЧ при соответствующем уровне напряженности, ч; Е — напряженность воздействующего ЭП ПЧ в контролируемой зоне, кВ/м.

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность ЭП не должна превышать 5 кВ/м.

Время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП ПЧ (Т_пр) вычисляют по формуле:

(6).

где Т_пр — приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пребыванию в ЭП ПЧ нижней границы нормируемой напряженности; t_Е1, t_Е2, …, t_En — время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью Е₁, Е₂, …, Е_n, ч; Т_Е1, Т_Е2, …, Т_En — допустимое время пребывания для соответствующих контролируемых зон.

Приведенное время не должно превышать 8 ч.

Количество контролируемых зон определяется перепадом уровней напряженности ЭП ПЧ на рабочем месте. Различие в уровнях напряженности ЭП ПЧ контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м.

Предельно допустимые уровни напряженности периодических (синусоидальных) МП ПЧ устанавливаются для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия и дифференцированы по времени. Например, ПДУ периодического МП ПЧ при общем воздействии составляют от 100 мкТл (80А/м) при пребывании в течение рабочего дня до 2 мТл (1600 А/м) — при кратковременном пребывании (до 1 часа за рабочий день).

Для условий воздействия импульсных МП ПЧ предельно допустимые уровни амплитудного значения напряженности поля (Н_ПДУ) дифференцированы в зависимости от общей продолжительности воздействия за рабочую смену и характеристики импульсных режимов генерации. Например, при длительности импульса более 0,02 с и длительности паузы между импульсами менее 2 с напряженность магнитного поля не должна превышать 6000 А/м при кратковременном воздействии (до 1 часа за рабочий день).

К электромагнитным излучениям радиочастотного (или радиоволнового) диапазона (ЭМИ РЧ) относятся ЭМП с частотой 3 Гц до 3*10¹² Гц (соответственно с длиной волны от 100 000 км до 0,1 мм).

Интенсивности ЭМИ РЧ оценивают по напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) полей в В/м и А/м (кВ/м и кА/м), а также по поверхностной плотности потока энергии (ППЭ), имеющей размерность Вт/м² (мВт/см², мкВт/см²).

На практике, как правило, напряженность электрического (Е) и магнитного (Н) полей оцениваются для ЭМИ РЧ с частотой менее 300 МГц, плотность потока энергии (ППЭ) — для частот выше 300 МГц.

В профессиональных ПДУ воздействия в диапазоне частот до 30 кГц основным нормируемым параметром является напряженность электрического (Е) и магнитного (Н) полей, временной фактор учитывается в меньшей степени. ПДУ воздействия ЭМИ РЧ диапазона частот 10 — 30 кГц составляют 500 В/м и 50 А/м для полного рабочего дня и 1000 В/м и 100 А/м — для воздействия до 2 ч за рабочий день.

В диапазоне частот выше 30 кГц используется энергетический (или дозный) подход. Наряду с интенсивностными параметрами (Е, Н, ППЭ) нормируется энергетическая экспозиция (ЭЭ) за рабочий день.

ЭЭ выражается в диапазоне частот до 300 МГц произведением квадрата напряженности ЭП или МП на время воздействия на организм;

в диапазоне частот выше 300 МГц — произведением ППЭ излучения на время воздействия:

ЭЭ_Е= Е²*Т, (В/м)²*ч; (7).

ЭЭ_Н = Н²*Т, (А/м)²*ч; (8).

ЭЭ_ПДУ = ППЭ*Т, (Вт/м²)*ч, (мкВт/см²)*ч. (9).

Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии ЭМИ РЧ представлены в табл. 1, ПДУ энергетических экспозиций ЭМИ РЧ — в табл. 2.

Таблица 1. Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии ЭМИ диапазона частот 30 кГц — 300 ГГц.

(*) Для условий локального облучения кистей рук.

Таблица 2. ПДУ энергетических экспозиций ЭМИ диапазона частот 30 кГц — 300 ГГц.

Требования к условиям труда работников, подвергающихся профессиональному воздействию ЭМП перечисленных частотных диапазонов, изложены в различных нормативных документах (табл. 3).

Таблица 3. Перечень нормативных документов, определяющих требования к воздействию ЭМП в производственных условиях.