Вопрос 4 Электромагнитные поля и излучения

Спектр электромагнитных колебаний по частоте охватывает свыше 20 порядков, от 5•10^-3 до 10²¹ Гц. В зависимости от энергии фотонов его подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излучений. В гигиенической практике к неионизирующим излучениям относят также электрические и магнитные поля.

Длительное действие на человека электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в сердце, нарушения ритма сердечных сокращений. Могут наблюдаться функциональные нарушения в ЦНС и сердечно-сосудистой системе, а также изменения в составе крови. Поэтому необходимо ограничить время пребывания человека в зоне действия электромагнитных полей, создаваемых токами промышленной частоты напряжением выше 400 кВ.

Предельно допустимые значения напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем устанавливаются ГОСТ 12.1.002-84 и СанПиН 2.2.4.1191-03.

4.1 Электрические поля (ЭП). Пребывание в электрическом поле частотой 50 Гц, напряженностью до 5 кВ/м допускается в течение всего рабочего дня.

Допустимое время пребывания Т (ч) в ЭП, напряженностью Е свыше 5 до 20 кВ/м вычисляют по формуле

Т= (50/Е— 2) ч.

Допустимое время может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность ЭП не должна превышать 5 кВ/м. При напряженности ЭП 20-25 кВ/м время пребывания персонала в этой зоне не должно превышать 10 мин. Предельно допустимое значение напряженности ЭП устанавливается равным 25 кВ/м.

Влияние ЭП частотой 50 Гц в условиях населенных мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и т. п.) ограничивается СП 2971—84.

В качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля (кВ/м):

— внутри жилых зданий — 0,5;

— на территории жилой застройки — 1;

— в населенной местности, вне жилой зоны (пригородные и зеленые

зоны, курорты, земли поселков городского типа и т. п.) — 5;

— на участках пересечения воздушных линий с автомобильными

дорогами I—IV категории — 10;

— вне населенной местности (например, с/х угодья) — 15;

— в труднодоступной местности и на участках, специально

выгороженных для исключения доступа населения, — 20.

Воздействие электростатического поля (ЭСП) на человека связано с протеканием через него слабого тока (несколько микроампер). При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на ток (резкое отстранение от заряженного тела) возможна механическая травма от удара о рядом расположенные элементы конструкций, падение с высоты и т. д.

К ЭСП наиболее чувствительны ЦНС, сердечно-сосудистая система, анализаторы. Люди, работающие в зоне действия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна и др. Характерны своеобразные фобии, обусловленные страхом ожидаемого разряда, неустойчивость пульса и артериального давления.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливают по ГОСТ 12.1.045-85 и СанПиН 2.2.4.1191-03 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах.

Предельно допустимое значение напряженности электростатических полей устанавливается равным 60 кВ/м в течение 1 ч.

При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется.

4.2 Магнитные поля (МП) могут быть постоянными, импульсными, переменными. Степень воздействия магнитного поля на человека зависит от максимальной напряженности его в рабочей зоне.

Каких-либо субъективных воздействий постоянные МП не вызывают.

При действии переменных МП наблюдаются характерные зрительные ощущения, фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

В условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, могут наблюдаться нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При локальном воздействии МП (чаще всего на руки) проявляется ощущение зуда, бледность и синюшность кожных покровов, отечность и уплотнение, а иногда ороговение кожи.

Предельно допустимые уровни магнитной напряженности (индукции) МП устанавливаются для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия в зависимости от времени пребывания человека в зоне действия поля в соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03.

При работе в течение 8 ч напряженность постоянного МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м.

Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20-25 А/м, что не представляет опасности для человека.

4.3 Радиоволны. Большую часть спектра неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны (3 Гц – 3000ГГц), меньшую часть — колебания оптического диапазона (инфракрасное (ИК), видимое, ультрафиолетовое (УФ) излучение). В зависимости от частоты электромагнитного излучения ткани организма проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.

В зависимости от места и условий воздействия ЭМИ радиочастот различают четыре вида облучения: профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и в лечебных целях, а по характеру облучения — общее и местное.

Степень и характер воздействия ЭМИ радиочастот на организм определяют плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный), размером облучаемой поверхности, индивидуальными особенностями организма, наличием сопутствующих факторов (повышенная температура окружающего воздуха, свыше 28 °С, присутствие рентгеновского излучения).

Биологические эффекты от воздействия ЭМИ могут проявляться в различной форме: от незначительных сдвигов в некоторых системах организма до серьезных нарушений в целом. Следствием поглощения энергии ЭМИ организмом человека является тепловой эффект. Начиная с некоторого предела, организм человека не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, и температура их может повышаться. Воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте), а также возможны ожоги роговицы. Развитие катаракты является одним из немногих необратимых поражений, вызываемых ЭМИ радиочастот в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц при плотности потока энергии (ППЭ) свыше 10 мВт/см².

При длительном действии ЭМИ различных диапазонов длин волн и умеренной интенсивности (выше ПДУ) возможны расстройства в ЦНС, а также нарушения обменных процессов и изменение состава крови. Поэтому могут появиться головные боли, изменение артериального давления, снижение пульса, изменение в сердечной мышце, нервно-психические расстройства, быстрое развитие утомления. Могут наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы. На ранней стадии нарушения носят обратимый характер, но в дальнейшем происходит стойкое снижение работоспособности.

В случае аварийных ситуаций воздействие ЭМИ сопровождается сердечно-сосудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления.

Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона проводится по ГОСТ 12.1.006-84, СанПиН 2.2.4.1191-03 для производственной среды и СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 для окружающей среды.

В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую экспозицию.

Оценка и нормирование ЭМП диапазона частот 30 кГц...300 ГГц осуществляется по величине энергетической экспозиции (ЭЭ).

Энергетическую экспозицию в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц рассчитывают по формулам:

 

ЭЭ_Е=Е²Т, ЭЭ_Н=Н²Т,

где Е— напряженность электрического поля, В/м;

Н— напряженность магнитного поля, А/м;

Т — время воздействия за смену, ч.

 

В диапазоне частот 300 МГц...300 ГГц интенсивность ЭМП радиочастот характеризуется плотностью потока энергии (ППЭ).

Энергетическая экспозиция представляет собой произведение плотности потока энергии поля на время его воздействия

ЭЭ_ппэ = ППЭ • Т.

 

Предельно допустимая величина ППЭ электромагнитного поля определяется по формуле

ППЭ_пд = k • ЭЭ_ппэ/Т,

где k — коэффициент ослабления биологической эффективности, равный: 1 —для всех случаев воздействия, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн; 12,5 —для случаев локального облучения кистей рук; 10 — для случаев облучения вращающимися и сканирующими антеннами;

ЭЭппэ — предельно допустимая энергетическая экспозиция, равная 2 Вт • ч/м,

Т — время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

 

Во всех случаях максимальное значение ППЭ_пд не должно превышать 10 Вт/м², а при локальном облучении кистей рук — 50 Вт/м².

4.4 Инфракрасное излучение (ИК) — часть ЭМИ с длиной волны от 780 нм до 1000 мкм, энергия которого при поглощении веществом вызывает тепловой эффект. С учетом особенностей биологического действия ИК-диапазон спектра подразделяют на три области: ИК-А (780...1400 нм), ИК-В (1400...3000 нм) и ИК-С (3000 нм...1000 мкм)

Наиболее активно коротковолновое ИК-излучение, так как оно обладает наибольшей энергией фотонов, способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях.

Наиболее поражаемые у человека органы — кожный покров и органы зрения. При остром повреждении кожи возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи, при хроническом облучении изменение пигментации может быть стойким (красный цвет лица у рабочих — стеклодувов, сталеваров и др.).

К острым нарушениям органа зрения относится ожог и помутнение роговицы и хрусталика. Коротковолновая часть ИК-излучения может фокусироваться на сетчатке, вызывая ее повреждение.

Возможно воздействие ИК-излучения на другие системы и органы, в частности на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс в организме, на состояние верхних дыхательных путей, не исключают и мутагенного эффекта ИК-облучения.

Нормирование ИК-излучения осуществляется по интенсивности допустимых суммарных потоков излучения с учетом длины волны, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды для продолжительности действия более 50 % смены в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96.

4.5 Ультрафиолетовое излучение (УФИ) — спектр ЭМИ с длиной волны от 200 до 400 нм.

По биологическому эффекту выделяют три области УФИ: УФА — с длиной волны 400-315 нм, отличается сравнительно слабым биологическим действием; УФВ — с длиной волны 315-280 нм, способствует возникновению загара, а также защите малышей от заболевания рахитом; УФС — с длиной волны 280-200 нм, активно действует на белки и жиры, обладает выраженным бактерицидным (обеззараживающим) действием.

УФИ составляет примерно 5 % плотности потока солнечного излучения и является жизненно необходимым фактором, оказывающим благотворное стимулирующее действие на организм. УФ-облучение может понижать чувствительность организма к некоторым вредным веществам из-за усиления окислительных процессов в организме и более быстрого выведения яда (например, марганца, ртути, свинца). Оптимальные дозы УФИ активизируют деятельность сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыхания, улучшают кроветворение. Однако загрязнение атмосферы больших городов понижает ее прозрачность для УФИ, ограничивая его благотворное влияние на население.

УФИ искусственных источников, например, электросварочных дуг может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее уязвимым органом для УФИ является глаз, особенно страдает роговица и слизистая оболочка. Острые поражения глаз называются электроофтальмией. Заболевание проявляется ощущением постороннего тела или песка в глазах, светобоязнью, слезотечением. К хроническим заболеваниям относят воспаление слизистой оболочки (хронический конъюнктивит), воспаление края век (блефарит), помутнение хрусталика (катаракта). Роговица глаза наиболее чувствительна к излучению волны длиной 270-280 нм, наибольшее воздействие на хрусталик оказывает УФИ в диапазоне 295-320 нм. Возможность негативного действия УФА на сетчатку невелика, однако не исключена.

Воздействие УФИ на кожу может протекать в форме острого воспаления кожи с покраснением, иногда отеком и образованием пузырей. Может подняться температура, появиться озноб, головная боль. На коже после интенсивного УФ-облучения развивается сильная пигментация и шелушение. Длительное воздействие УФИ приводит к старению кожи, к развитию рака кожи.

Комбинированное действие УФИ и вредных веществ может привести к фотосенсибилизации — повышенной чувствительности организма к свету с развитием фотоаллергических реакций.

Гигиеническое нормирование УФИ в производственных помещениях осуществляется по СН 4557-88, которые устанавливают допустимые плотности потока излучения в зависимости от длин волн при условии защиты органов зрения и кожи.

Допустимая интенсивность УФИ для рабочих при наличии незащищенных участков поверхности кожи не более 0,2 м² (лицо, шея, кисти рук и др.), общей продолжительностью воздействия излучения 50 % рабочей смены и длительности однократного облучения свыше 5 мин и более не должно превышать 10 Вт/м² для области УФА и 0,01 Вт/м² — для области УФВ, УФС при таких условиях не допускаются.

При использовании специальной одежды и средств защиты лица и рук, не пропускающих излучение (кожа, ткани с пленочным покрытием и т. п.), допустимая интенсивность облучения в области УФВ +УФС (200-315 нм) не должна превышать 1 Вт/м².

4.6 Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид ЭМИ, генерируемого в диапазоне длин волн 0,1-1000 мкм.

Отличие ЛИ от других видов ЭМИ заключается в монохроматичности (строго одной длины волны), когерентности (все источники изучения испускают электромагнитные волны в одной фазе) и острой направленности луча.

При оценке биологического действия ЛИ следует различать прямое (заключенное в ограниченном телесном угле), рассеянное (от вещества, находящегося в составе среды, сквозь которую проходит лазерный луч), зеркально отраженное (под углом, равным углу падения излучения), диффузно отраженное (по всевозможным направлениям).

Степень воздействия ЛИ на организм человека зависит от интенсивности излучения, длины волны, длительности импульса, частоты повторения импульсов, времени воздействия, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.

Эффекты воздействия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями (тепловой, фотохимический, ударно-акустический, светового давления и др.). Лазерное излучение действует избирательно на различные органы, выделяет локальное и общее повреждение организма.

При облучении глаз легко повреждаются и теряют прозрачность роговица и хрусталик, причем нагрев хрусталика приводит к образованию катаракты. В спектральном диапазоне 0,4-1,4 мкм опасность для зрения резко возрастает, так как для этих длин волн оптические среды глаза становятся прозрачными. При повреждении сетчатки могут происходить временные нарушения, типа ослепления от высокой яркости световой вспышки, и повреждения, сопровождающиеся разрушением сетчатки в форме термического ожога с необратимыми повреждениями или в виде взрыва зерен пигмента меланина, причем сила взрыва такова, что зерна пигмента выбрасываются в стекловидное тело. При повреждении сетчатки происходит необратимое нарушение зрения, так как эти клетки не восстанавливаются. Степень повреждения радужной оболочки ЛИ в значительной мере зависит от ее окраски. Зеленые и голубые глаза более уязвимы в сравнении с карими.

Повреждение кожи может быть вызвано ЛИ любой длины волны в спектральном диапазоне 180-100000 нм. При воздействии ЛИ в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых являются свертывания белка, а при больших мощностях — испарение биоткани. Повреждения кожи могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи, особенно на пигментированных участках (родимые пятна, места с сильным загаром).

ЛИ особенно дальней инфракрасной области (свыше 1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы. Например, прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов, а при облучении головы возможны внутричерепные кровоизлияния.

Общее воздействие ЛИ (диффузно отраженного) может приводить к различным функциональным нарушениям нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции, артериального давления, увеличению утомляемости, снижению работоспособности.

Гигиеническое нормирование лазерного излучения проводится по СанПиН 5804-91.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения устанавливают для двух условий излучения — однократного и хронического, для трех диапазонов длин волн: 180-380 нм, 380-1400 нм, 1400-100000 нм.

Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н и облученность Е.

ПДУ лазерного излучения существенно различаются в зависимости от длины волны, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов и длительности воздействия. Установлены различные ПДУ для глаз (роговицы и сетчатки) и кожи.

В соответствии с ГОСТ 12.1.040-83* по степени опасности генерируемого излучения лазеры подразделяют на четыре класса.

К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи.

II класс — лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым и зеркально отраженным излучением, диффузно отраженное их излучение безопасно как для кожи, так и для глаз.

III класс — лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и/или кожи при облучении прямым и зеркально отраженным пучком. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне 380-1400 нм.

IV класс включает такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.