Электромагнитные поля и излучения

 

Электромагнитная волна, распространяясь от источника в неограниченном пространстве со скоростью света, создает электромагнитное поле (ЭМП), способное воздействовать на заряженные частицы и токи, в результате чего происходит превращение энергии поля в другие виды энергии.

Действующим началом колебаний диапазона от единиц до нескольких тысяч Гц являются протекающие токи соответствующей частоты через тело как хороший проводник. 

Для диапазона частот от нескольких тысяч до 30 мГц характерно быстрое возрастание поглощения энергии, а следовательно, и поглощенной мощности телом с увеличением частоты колебаний. Особенностью диапазона от 30 мГц до 10 гГц является «резонансное» поглощение. У человека такой характер поглощения возникает при действии ЭМП с частотами от 70 до 100 мГц. Для диапазонов от 10 до 200 гГц и от 200 до 3000 гГц характерно максимальное поглощение энергии поверхностными тканями, преимущественно кожей.

С уменьшением длины волны и увеличением частоты глубина проникновения электромагнитных волн в ткани уменьшается. Эта тенденция наблюдается до тех пор, пока длина волны в данном организме существенно превышает размеры клетки. На очень высоких частотах проницаемость тканей для электромагнитного излучения вновь начинает возрастать, например, для рентгеновского и гамма-излучения.

Различие диэлектрических свойств тканей приводит к неравномерности их нагрева, возникновению макро- и микротепловых эффектов со значительным перепадом температур.

Электромагнитные поля промышленной частоты. Длительное воздействие электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам в головном мозге и центральной нервной системе. В результате у человека наблюдаются головная боль в височной и затылочной областях, вялость, ухудшение памяти, боли в области сердца, угнетенное настроение, апатия, своеобразная депрессия с повышенной чувствительностью к яркому свету и интенсивному звуку, расстройство сна, сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, дыхания, повышенная раздражительность, а также наблюдаются функциональные нарушения в центральной нервной системе, изменения в составе крови.

Согласно санитарным правилам и нормам СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» пребывание в электромагнитных полях промышленной частоты напряженностью до 5 кВ/м допускается в течение всего рабочего дня.

Электростатические поля.  Электростатическое поле (ЭСП) образует электростатические заряды, возникающие на поверхностях некоторых материалов как жидких, так и твердых, вследствие электризации.

Электризация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материалов, если последний изолирован от земли. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов. Материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость, заряжается положительно, а меньшую – отрицательно.

Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд.    

Воздействие ЭСП на человека связано с протеканием через него слабого тока. При этом электротравм не бывает. Однако вследствие рефлекторной реакции на раздражение анализаторов на коже человек отстраняется от заряженного тела, что может привести к механической травме от удара о рядом расположенные элементы конструкций, падение с высоты, испуг с возможной потерей сознания.

Электростатическое поле большой напряженности (несколько десятков киловольт) способно изменять и прерывать клеточное развитие, вызывать катаракту с последующим помутнением хрусталика.

К воздействию электростатического поля наиболее чувствительны центральная нервная и сердечно-сосудистая системы, анализаторы. Люди жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита и др. Длительное пребывание человека в условиях, когда напряженность ЭСП имеет величину более 1 кВ/м, вызывает нервно-эмоциональное напряжение, утомление, снижение работоспособности, нарушение суточного биоритма, снижение адаптационных резервов организма. 

Предельно допустимое значение напряженности ЭСП устанавливается СанПиН 2.2.4.1191-03 в зависимости от времени его воздействия на работника за смену, равным 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в поле не регламентируется.

При напряженности ЭСП, превышающей 60 кВ/м, работа без применения средств защиты не допускается.

 

Электромагнитные поля радиочастот

Электромагнитные поля радиочастот большой интенсивности вызывают в организме человека тепловой эффект, который может выразиться в нагреве тела, либо отдельных его тканей или органов. Воздействие электромагнитного поля особенно вредно для органов и тканей, недостаточно хорошо снабженных кровеносными сосудами (глаза, мозг, почки, желудок, мочевой и желчный пузырь). Наиболее чувствительны к воздействию радиоволн центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. У человека возникают головная боль, повышенная утомляемость, изменение артериального давления, нервно-психические расстройства, а также могут наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей, снижение веса.

Нормирование ЭМП радиочастотного диапазона в производственных условиях проводится СанПиН 2.2.4.1191-03, согласно которым оценка воздействия ЭМП радиочастот на людей осуществляется по интенсивности излучения и энергетической экспозиции.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) напряженности электрического и магнитного полей (Е_ПДУ, Н_ПДУ) диапазона частот от 10 до 30 кГц при воздействии в течение всей рабочей смены составляют 500 В/м и 50 А/м соответственно. ПДУ напряженности электрического и магнитного полей при продолжительности воздействия до 2 часов за смену равны 1 000 В/м и 100 А/м соответственно.

 

Способы защиты от вредного воздействия

электромагнитных полей

Защита человека от опасного воздействия электромагнитного облучения осуществляется следующими способами: уменьшением излучения от источника; экранированием источника излучения и рабочего места; установлением санитарно-защитной зоны; поглощением или уменьшение образования зарядов статического электричества; устранением зарядов статического электричества; применением средств индивидуальной защиты.

Уменьшение мощности излучения от источника реализуется применением поглотителей электромагнитной энергии; блокированием излучения.

Поглощение электромагнитных излучений осуществляется поглотительным материалом путем превращения энергии электромагнитного поля в тепловую. В качестве такого материала применяют каучук, поролон, пенополистерол, ферромагнитный порошок со связывающим диэлектриком. 

Экранирование источника излучения и рабочего места производится специальными экранами. При этом различают отражающие и поглощающие экраны. Первые изготавливают из материала с низким электросопротивлением – металлы и их сплавы (медь, латунь, алюминий, сталь, цинк). Они могут быть сплошные и сетчатые. Экраны должны быть заземлены для обеспечения стекания в землю образующихся на них зарядов.

Поглощающие экраны выполняют из радиопоглощающих материалов: эластичных или жестких пенопластов, резиновых ковриков, листов поролона или волокнистой древесины, обработанной специальным составом, а также из ферромагнитных пластин. 

Для устранения зарядов статического электричества используют заземление частей оборудования, увлажнение воздуха.

 

Электрический ток

Опасность поражения людей электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер безопасности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов. По сравнению с другими видами производственного травматизма электротравматизм составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым и особенно летальным исходом занимает одно из первых мест. На производстве из-за несоблюдения правил электробезопасности происходит 75% электропоражений.

Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое, световое воздействие.

Термическое воздействие тока характеризуется нагревом кожи и тканей до высокой температуры вплоть до ожогов.

Электролитическое воздействие заключается в разложении органической жидкости, в том числе крови, и нарушении ее физико-химического состава.

Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц вплоть до их разрыва.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей и сопровождается судорожными сокращениями мышц.

Световое действие приводит к поражению слизистых оболочек глаз.

 

Виды поражения организма человека электрическим током