Материал: 2 к ЛПФ Для всех занятий ГИГИЕНА

- обратно пропорционально квадрату расстояния. В зоне излучения напряженность электромагнитного поля убывает обратно пропорционально расстоянию в первой степени.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА (ЭМП РЧ)

Электромагнитное поле РЧ характеризуется рядом свойств (способностью нагревать материалы, распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред, взаимодействовать с веществом), благодаря которым ЭМП широко используются в различных отраслях народного хозяйства (см. раздел «Области применения ЭМП РЧ).

Электромагнитные поля радиочастотной части спектра подразделяются по длине волны на ряд диапазонов (табл. 1).

Таблица 1. Международная классификация электромагнитных волн радиочастотной части спектра

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ), являющиеся частью сверхнизкочастотного диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространены 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). Основными источниками ЭМП ПЧ, создаваемыми в результате деятельности человека, являются различные типы производственного и бытового электрооборудования переменного тока.

Поскольку соответствующая частоте 50 Гц длина волны составляет 6000 км, человек подвергается воздействию фактора в ближней зоне. В связи с этим, гигиеническая оценка

ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по электрической и магнитной составляющим (ЭП

и МП ПЧ).

Особого внимания заслуживают высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), создающие в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты (50 Гц). Расстояния, на которые распространяются эти поля, достигают десятков метров. Размеры опасной зоны, зависят от величины протекающего тока или от нагрузки линии. В связи с тем, что нагрузка ЛЭП неоднократно изменяется даже в течение суток, то и размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также не постоянны.

Источники электрических полей промышленной частоты. Множество высоковольтных линий электропередач - ЛЭП (до 1150 кВ) создаёт возможность неблагоприятного воздействия ЭМП промышленной частоты на персонал, обслуживающий действующие подстанции, а также на производящих строительные, монтажные, наладочные работы в зоне ЛЭП. Интенсивность ЭМП промышленной частоты оценивают по напряженности электрической составляющей. Напряженность электрических полей (НЭП), создаваемая ЛЭП, зависит от напряжения на линии, высоты подвеса токонесущих проводов

41

и удаления от них. Степень воздействия НЭП на организм человека зависит от напряжённости поля и от времени пребывания в нём.

Ремонтные работы на ЛЭП и открытых распределительных устройствах (ОРУ) выполняются, как правило, в условиях повышенной напряженности электрического и магнитного полей. В зависимости от характера выполняемых работ время облучения персонала может составлять от нескольких минут до нескольких часов за смену.

В производственных условиях источниками электрического и магнитного полей промышленной частоты являются силовое и электрораспределительное оборудование, трансформаторы, электропечи и др.

Достаточно мощными источниками магнитного поля в диапазоне 0-1000 Гц является транспорт на электрической тяге - электропоезда, вагоны метрополитена, троллейбусы, трамваи и т.п. Максимальное значение магнитной индукции в пригородных электропоездах достигает 75 мкТл. Среднее значение магнитной индукции на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мкТл.

ЭМП РЧ диапазона ВЧ и ОВЧ

ЭМП РЧ диапазона ВЧ и ОВЧ широко применяются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, для нагрева диэлектриков в высокочастотном электрическом поле (сварка полимерной пленки при изготовлении обложек для книг, папок, пакетов, игрушек, спецодежды, полимеризация клея при склейке деревянных изделий, нагрев пластмасс и преспорошков и др.). Нагрев диэлектриков осуществляется в основном электрической составляющей ЭМП. Установки диэлектрического нагрева преимущественно работают на частотах 27, 39 и 40 МГц.

УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны)

Электромагнитные волны диапазонов УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны)

используются в радиолокации, радионавигации, для радиорелейной связи, многоканальной радиосвязи, радиоастрономии, в радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии и т.д. Иногда ЭМП УВЧ-диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов и т.д.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭМП

Взаимодействие внешних ЭМП с биологическими объектами происходит путем наведения внутренних полей и электрических токов, величина и распределение которых в теле человека зависит от целого ряда параметров, таких как размер, форма, анатомическое строение тела, электрические и магнитные свойства тканей (диэлектрическая и магнитная проницаемости и удельная проводимость), ориентация тела относительно векторов электрического и магнитного полей, а также от характеристик ЭМП (частота, интенсивность, модуляция, поляризация и др.).

С этих позиций в спектре ЭМП РЧ можно выделить 3 области:

-ЭМП с частотой до 30 МГц, для которого характерно быстрое падение величины поглощения с уменьшением частоты (приблизительно пропорционально квадрату частоты).

-ЭМП с частотой более 10 ГГц, для которой характерно быстрое затухание энергии ЭМП при проникновении внутрь ткани: практически вся энергия поглощается в поверхностных слоях биоструктур.

-ЭМП с частотой 30 МГц - 10 ГГц. Характерно наличие ряда максимумов поглощения, при которых тело как бы втягивает в себя поле и поглощает энергии больше, чем приходится на его поперечное сечение. В этом случае резко проявляются интерференционные явления, приводящие к возникновению локальных максимумов поглощения, так называемых «горячих пятен». Для человека условия возникновения локальных максимумов поглощения в голове имеют место на частотах 750-2500 МГц, а максимум, обусловленный резонансом с общим размером тела, лежит в диапазоне частот 50300 МГц.

Основой биологического действия ЭМИ являются следующие эффекты:

42

Термический эффект электромагнитных полей своеобразен и отличается от теплового действия уже изученных физических факторов тем, что имеет свою специфическую топографию, не сравнимую с другими тепловыми воздействиями.

Пороговые интенсивности теплового действия электромагнитных волн сверхвысокой частоты находятся в пределах 10-15 мВт/см2.

При облучении микроволнами тканей живого организма степень нагреваемости их зависит от многих физических факторов:

-частоты,

-диэлектрических свойств тканей,

-скорости кровотока,

-размеров облучаемого объекта,

-интенсивности облучения,

-длительности облучения и др.

К критическим органам и системам относят центральную нервную систему, глаза, гонады и, возможно, кроветворная система. Описаны эффекты со стороны сердечно-сосудистой и нейроэндокринной систем, иммунитета, обменных процессов. В последние годы появились данные об индуцирующем влиянии ЭМП на процессы

канцерогенеза.

Специфическое действие микроволн. Связано с молекулярным механизмом поглощения сверхвысокочастотной энергии по типу резонансного поглощения и не сопровождается морфологическими изменениями в органах и тканях живого организма.

Но эти стороны «специфического» действия СВЧ ЭМИ полностью не раскрыты, и по этому вопросу в литературе имеются противоречивые данные.

«Специфическое» действие вызывает локальное нагревание отдельных структур, а тепловое – общее нагревание организма.

Поэтому качественной разницы между тепловым и «специфическим» действием сверхвысокочастотных электромагнитных полей нет, потому что в их основе лежит один вид энергии, который при нетепловом воздействии микроволн вызывает селективный микронагрев.

Поглощение энергии ЭМИ тканями организма

Втканях, богатых жидкостью (кровь, печень, почки, сердце, кожа, хрусталик), глубина проникновения микроволн значительно уменьшается, а поглощение энергии увеличивается.

Втканях с малым количеством воды (жировая ткань, кости, жёлтый костный мозг) глубина проникновения увеличивается, а поглощение энергии уменьшается.

Механизмы биологическое действие ЭМИ

Биологическое действие ЭМП зависит от длины волны (или частоты излучения, режима генерации (непрерывный, импульсный), условий воздействия на организм (постоянное, прерывистое; общее, местное; интенсивность; длительность).

Поглощение энергии ЭМП в тканях определяется главным образом двумя процессами:

-колебанием свободных зарядов приводит к возникновению токов проводимости и связанным с электрическим сопротивлением среды потерям энергии (потери ионной проводимости) (данный механизм действует на низких частотах.)

-колебанием дипольных моментов с частотой воздействующего поля приводит к потерям энергии за счет трения дипольных молекул в вязкой среде (диэлектрические

потери). (При увеличении частоты ионная проводимость среды возрастает и остается практически постоянной, а поглощение энергии увеличиваться за счет потерь на вращение дипольных молекул среды, главным образом, молекул воды и белков).

Отмечено, что биологическая активность ЭМП убывает с увеличением длины волны (или снижением частоты) излучения. В свете сказанного понятно, что наиболее активными являются сантиметровый, дециметровый и метровый диапазоны радиоволн.

43

Поглощение электромагнитной энергии за счёт колебаний дипольных молекул воды находится в прямой зависимости от её релаксационной частоты.

Частота релаксации для молекул воды – около 20 000 мГц,

λ = 1,5 см.

При частотах, превышающих релаксационную, молекулы, обладающие инертностью, не успевают реагировать на изменения электромагнитной волны, вследствие чего поглощение энергии волн значительно уменьшается.

О значении роли молекул в общем поглощении электромагнитной энергии свидетельствует тот факт, что в дециметровом диапазоне волн вследствие колебаний молекул воды поглощается около 50%, а в сантиметровом – около 98% общей энергии.

В живом организме вода составляет около 70% от общей массы тела, поэтому закономерности, обнаруженные при облучении водных растворов различных соединений, можно распространить на радиобиологические явления.

Клинические проявления неблагоприятного влияния ЭМП РЧ

Острые поражения возникают при воздействии значительных тепловых интенсивностей ЭМП. Они встречаются крайне редко - при авариях или грубых нарушениях техники безопасности. Описаны случаи при интенсивности облучения пострадавших: 379 мВт/см2 в течение 20 мин. Отличаются полисимптомностью нарушений при этом характерны выраженная астенизация, диэнцефальные расстройства, угнетение функции половых желез. Пострадавшие отмечают отчетливое ухудшение самочувствия во время работы с РЛС или сразу после ее прекращения, резкую головную боль, головокружение, тошноту, повторные носовые кровотечения, нарушение сна. Эти явления сопровождаются общей слабостью, адинамией, потерей работоспособности, обморочными состояниями, неустойчивостью артериального давления и показателей белой крови; в случаях развития диэнцефальной патологии отмечаются приступы тахикардии, профузной потливости, дрожания тела и др. Нарушения сохраняются до 1,5-2 месяцев, При воздействии высоких уровней ЭМП (более 80-100 мВт/см2) на глаза возможно развитие катаракты.

Хронические поражения. Выявляются, как правило, после нескольких лет работы с источниками ЭМП микроволнового диапазона при уровнях воздействия, составляющих от десятых долей до нескольких мВт/см2 и превышающих периодически 10 мВт/см2.

Симптомы и течение хронических форм радиоволновых поражений не имеют строго специфических проявлений. В их клинической картине выделяют три ведущих синдрома:

-астенический,

-астеновегетативный (или синдром нейроциркуляторной дистонии),

-гипоталамический.

Астенический синдром, как правило, наблюдается на начальных стадиях заболевания и проявляется жалобами на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, периодически возникающие боли в области сердца. Вегетативные симптомы характеризуются обычно ваготонической направленностью реакций: гипотония, брадикадия и др.

Астеновегетативный синдром, или синдром нейроциркуляторной дистонии

гипертонического типа. Развивается на умеренно выраженных и выраженных стадиях заболевания. В клинической картине на фоне усугубления астенических проявлений основное значение приобретают вегетативные нарушения, связанные с преобладанием тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы, проявляющиеся сосудистой неустойчивостью с гипертензивными и ангиоспастическими реакциями.

Гипоталамический синдром развивается в выраженных случаях заболевания, характеризующийся пароксизмальными состояниями в виде симпатоадреналовых кризов. В период кризов возможны приступы пароксизмальной мерцательной аритмии, желудочковой экстрасистолии. Больные повышенно возбудимы, эмоционально лабильны. В отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.

В отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.

44

Биофизические эффекты ЭМП РЧ:

индуцирование электрических потенциалов в системе кровообращения;

стимулирование выработки магнитофосфена импульсами магнитного поля в ОНЧ - СВЧ диапазонах, амплитудой от долей до десятков мТл;

инициирование переменными полями широкого спектра клеточных и тканевых

изменений;

когда плотность индуцированного тока превышает 10 мА/м2, многие из этих эффектов, вероятно, являются следствием взаимодействия с компонентами клеточных мембран.

Варианты воздействия ЭМП на человека разнообразны: непрерывное и прерывистое, общее и местное, комбинированное от нескольких источников и сочетанное с другими неблагоприятными факторами производственной среды и т.д. Сочетание вышеперечисленных параметров ЭМП может давать существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого организма человека.

Электромагнитное поле радиочастот в настоящее время широко используется в самых различных отраслях промышленности, медицине, науке. В таблице №2 приведено применение электромагнитных излучений в различных отраслях и видах технологических процессов.

Безопасным для человека считается такое воздействие ЭМП, которое не вызывает нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), качественной перестройки и

45