В настоящее время в качестве определяющего параметра при оценке влияния поля как электрического, так и магнитного частотой до 10 – 30 кГц принято использовать плотность индуктированного в организме электрического тока. Считается, что плотность тока проводимости j< 0,1 мкА/см2, индуктированного внешним полем, не влияет на работу мозга, так как импульсные биотоки, протекающие в мозгу, имеют большие значения.
В таблице 5.2.4 представлены возможные эффекты в зависимости от плотности тока, наведенного переменным полем в теле человека.
Таблица 5.2.4
| Плотность индуктированного тока j, мкА/см2 | Наблюдаемые эффекты |
| 0.1 | Нет |
| 1,0 | Мелькание световых кругов в глазах, аналогичное при надавливании на глазное яблоко |
| 10 –50 | Острые невралгические симптомы, подобные тем, что вызываются электрическим током, т.е. проявляется стимуляция сенсорных рецепторов и мышечных клеток |
| более 100 | Возрастает вероятность фибрилляции желудочка сердца, остановка сердечной деятельности, длительный спазм дыхательных мышц, серьезные ожоги |
Оценку опасности для здоровья человека выводят из связи между значением плотности тока, наведенного в тканях, и характеристиками ЭМП.
Плотность тока, индуктированного магнитным полем, определяется из выражения
| J=π*R*γ*fB, | (5.2.7) |
где В – магнитная индукция, Тл, В= μН;
f – частота, Гц;
γ – удельная проводимость, См/м (Сименс на метр),
μ – магнитная проницаемость, Гн/м. 5.2.3.1
Для удельной проводимости мозга принимают γ = 0,2 См/м, для сердечной мышцы γ = 0,25 См/м. Если принять радиус R = 7,5 см для головы и 6 см для сердца, произведение γ* R получается одинаковым в обоих случаях. При таком подходе безопасная для здоровья магнитная индукция получается равной около 0,4 мТл при 50 или 60 Гц, что эквивалентно напряженности магнитного поля Н <= 300 А/м.
Плотность тока, индуцированного в теле человека электрическим полем, оценивают по формуле j = k*F*Е, с различными коэффициентами k для области мозга и сердца. Для ориентировочных расчетов, поскольку важно оценить порядок плотности тока j, принято k =3.10-3 См/Гц м.
В области частот от 30 до 100 кГц механизм воздействия полей через возбуждение нервных и мышечных клеток уступает место тепловому воздействию и в качестве определяющего фактора принимается удельная мощность поглощения.
При этом считается в соответствии с различными международными предписаниями, что для энергии, поглощенной телом человека, достаточно безопасным пределом является 0,4 Вт/кг (в стандарте ФРГ – VDE 0848, часть 2).
В диапазоне частот от 100 МГц до 3 ГГц следует учитывать резонансные эффекты в теле и в области головы, на что при нормировании должна быть сделана поправка.
Для предупреждения заболеваний, связанных с воздействием радиочастот, установлены предельно допустимые значения напряженности и плотности потока энергии (ППЭ) на рабочем месте персонала и для населения.
Согласно ГОСТ 12.1.006.–84 напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц -300 МГц на рабочих местах персонала в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ):
по электрической составляющей, В/м:
50 – для частот от 60 кГц до 3 МГц;
20 – для частот свыше 3 МГц до 30 МГц;
10 – для частот свыше 30 МГц до 50 МГц;
5 – для частот свыше 50МГц и до 300 МГц;
по магнитной составляюще й, А/м:
5 – для частот от 60 кГц до 1,5 МГц;
0,3 – для частот от 30 МГц до 50 МГц.
Предельно допустимую плотность потока энергии в диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц на рабочих местах персонала устанавливают исходя из допустимого значения энергетической нагрузки W на организм и времени пребывания в зоне облучения, однако во всех случаях она не должна превышать 10 Вт/м2, а при наличии рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 28 ° С) – 1 Вт/м2.
Предельно допустимая плотность потока энергии (в принципе, это плотность мощности, судя по размерности Вт/м2, но в технической литературе и нормативной документации, к сожалению, принят термин "плотности потока энергии") определяется по формуле
| ППЭ = W/ Т, | (5.2.8) |
где W – нормированное значение допустимой энергетической нагрузки на организм, равное 2 Вт/м2 для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн, и 20 Вт/м2 для облучения от вращающихся и сканирующих антенн;
Т – время пребывания в зоне облучения, ч.
Предельно допустимая ППЭ при эксплуатации микроволновых печей не должна превышать 0,1 Вт/м 2 при трехкратном ежедневном облучении по 40 мин и общей длительности облучения не более 2 ч в сутки.
Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического (10) и магнитного полей (9) частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем и регламентируются “Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты” № 5802–91 и ГОСТ 12.1.002–84.
Влияние электрических полей переменного тока промышленной частоты в условиях населенных мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами) ограничивается “Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты” № 2971–84.
Нормирование уровней напряженности ЭСП осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.045–84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах.
Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона проводится по ГОСТ 12.1.006–84 и Санитарным правилам и норам СанПиН 2.2.4/2.1.8.055–96. В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку.
Ионизирующие излучения
Источники ИИ
Ионизирующими называются излучения, которые способны прямо или косвенно ионизировать среду, т.е. создавать в ней заряженные атомы и молекулы – ионы.
Такими свойствами обладают альфа– и бета – частицы, потоки нейтронов, имеющие корпускулярную природу, а также гамма– и рентгеновские электромагнитные излучения.
Естественными источниками ионизирующих излучений являются высокоэнергетические космические частицы, которые, растрачивая свою энергию в атмосфере Земли, порождают ионизирующие радиоактивные изотопы и большое количество вторичных ионизирующих излучений (гамма–кванты, бета–частицы, мезоны).
Кроме того, в земной коре рассеяны долгоживущие радиоизотопы калий–40, уран–238, уран–235, торий–232 и др., являющиеся источниками альфа– и бета–частиц, гамма–квантов и др.
Распад урана и тория сопровождается образованием радиоактивного газа радона, который из горных пород постоянно поступает в атмосферу и гидросферу и присутствует в небольших концентрациях повсеместно.
Искусственными источниками, вносящими наибольший вклад в формирование фонового ионизирующего излучения, являются радиоактивные выпадения от ядерных взрывов, выбросы атомных электростанций (АЭС), заводов по переработке ядерного топлива, выбросы тепловыми электростанциями золы, содержащей естественные радиоактивные торий и радий.
Кроме того, быстрое развитие науки и техники привело к широкому использованию в различных сферах деятельности других источников ионизирующих излучений:
· мощные облучатели;
· аппараты для лучевой терапии;
· радиационные дефектоскопы;
· радиоизотопные термоэлектрические генераторы;
· толщиномеры;
· плотномеры, влагомеры, высотомеры;
· измерители и сигнализаторы уровня жидкости;
· нейтрализаторы статического электричества;
· электрокардиостимуляторы; пожарные извещатели и др.
Определенному облучению люди подвергаются также при медицинских процедурах, изотопной и рентгеновской диагностике и радиационной терапии, при просмотре телепередач и работе на дисплеях.
Успешно работающие в ряде стран атомные электростанции являются источниками незначительного загрязнения внешней среды вблизи АЭС. Однако они могут стать причиной глобального загрязнения целым рядом как коротко–, так и долгоживущих радионуклидов, что и произошло на Чернобыльской АЭС в 1986 г.
Ядерные ионизирующие излучения возникают при превращениях атомных ядер.
Альфа – частицы представляют собой поток ядер атомов гелия, возникающей при радиоактивном распаде ядер (например, плутония–239) или при ядерных реакциях. Энергия потока альфа–частиц лежит в пределах от 4 до 10 МэВ (в реакторах до сотен МэВ).
Опасными участками облучения альфа–частицами являются долго незаживающие ожоги на коже после контакта с их; мощными источниками. Особенно опасно попадание альфа–частиц внутрь организма.
Бета – излучения (поток электронов или позитронов) возникают также при радиоактивном распаде ядер (цезий–137, стронций–90 и др.). Скорость распространения бета–частиц близка к скорости света, а их энергия достигает 3,5 МэВ.
Бета – частицы представляют опасность для глаз, вызывая катаракту.
Нейтронное излучение (поток нейтронов) возникает при ядерных реакциях и работе ускоряющих и энергетических ядерных установок. Энергия нейтронов достигает 20 и более МэВ.
Нейтроны обладают большой проникающей способностью и в меньшей степени ионизирующей способностью.
Гамма – излучение представляет собой высокочастотное электромагнитное излучение (1020–1022 Гц), возникающее в результате разряда (переход атомов из одного энергетического состояния в другое) возбужденных состоянии ядер атома в процессе ядерных реакций или радиоактивного распада некоторых нуклидов (цезий – 137).
Максимальная энергия гамма–лучей достигает 3 МэВ. Они характеризуются малым ионизирующим действием и большой проникающей способностью, чем особенно опасны, так как приводят к глубинному поражению внутренних органов.
Рентгеновское излучение – это электромагнитное излучение частотой 1017 − 1019 Гц, возникающее в результате электронной бомбардировки анода (характеристическое излучение) и резкого торможения электронов в веществе (тормозное излучение).
Рентгеновские лучи обладают малым ионизирующим действием (несколько пар ионов на 1 см пути воздуха) и большой глубиной проникновения, чем также, как и гамма–лучи, опасны для внутренних органов.
