![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Электромагнитные поля
Научно-технический прогресс сопровождается резким увеличением мощности электромагнитных полей (ЭМП), созданных человеком, которые в отдельных случаях в сотни и тысячи раз выше уровня естественных полей. Спектр электромагнитных колебаний включает волны длиной Основными характеристиками ЭМП являются: - Напряженность электрического поля Е, В/м. - Напряженность магнитного поля Н, А/м. - Плотность потока энергии, переносимый электромагнитными волнами I, Вт/м2. Связь между ними определяется зависимостью Связь энергии I и частоты f колебаний определяется как: где: f = с/l, а с = 3× 108 м/с (скорость распространения электромагнитных волн), h = 6, 6× 1034 Вт/см2 (постоянная Планка). В пространстве. окружающем источник ЭМП выделяют 3 зоны (рис.9): а) Ближняя зона (индукции), где нет распространения волны, нет переноса энергии, а следовательно электрическая и магнитная составляющая ЭМП рассматриваются независимо. Граница зоны R < l/2p. б) Промежуточная зона (дифракции), где волны накладываются друг на друга, образуя максимумы и стоячие волны. Границы зоны l/2p < R < 2pl. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн. в) Зона излучения (волновая) с границей R > 2pl. Есть распространение волны, следовательно характеристикой зоны излучения является плотность потока энергии, т.е. количество энергии, падающей на единицу поверхности I (Вт/м2).
Рис. 1.9. Зоны существования электромагнитного поля
Электромагнитное поле по мере удаления от источников излучения затухает обратно пропорционально квадрату расстояний от источника. В зоне индукции напряженность электрического поля убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а магнитного поля обратно пропорционально квадрату расстояния. По характеру воздействия на организм человека ЭМП разделяют на 5 диапазонов: Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ): f < 10 000 Гц. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) f Электромагнитные поля радиочастотной части спектра разбиваются на четыре поддиапазона 1) f от 10 000 Гц до 3 000 000 Гц (3 МГц); 2) f от 3 до 30 МГц; 3) f от 30 до 300 МГц; 4) f от 300 МГц до 300 000 МГЦ (300 ГГц). Источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются линии электропередач высокого напряжения, открытые распределительные устройства, все электрические сети и приборы, питающиеся переменным током 50 Гц. Опасность воздействия линий растет с увеличением напряжения вследствие возрастания заряда, сосредоточенного на фазе. Напряженность электрического поля в районах прохождения высоковольтных линий электропередач может достигать нескольких тысяч вольт на метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой и на удалении 50-100 м от линии напряженность падает до нескольких десятков вольт на метр. При систематическом воздействии ЭП наблюдаются функциональные нарушения в деятельности нервной и сердечно-сосудистой системы. С возрастанием напряженности поля в организме наступают стойкие функциональные изменения в ЦНС. Наряду с биологическим действием электрического поля между человеком и металлическим предметом могут возникнуть разряды, обусловленные потенциалом тела, который достигает нескольких киловольт, если человек изолирован от Земли. Допустимые уровни напряженности электрических полей на рабочих местах устанавливаются ГОСТом 12.1.002-84 «Электрические поля промышленной частоты». Предельно допустимый уровень напряженности ЭМП ПЧ устанавливается в 25 кВ/м. Допустимое время пребывания в таком поле составляет 10 мин. Пребывание в ЭМП ПЧ напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускается, а в ЭМП ПЧ напряженностью до 5 кВ/м пребывание допускается в течение всего рабочего дня. Для расчета допустимого времени пребывания в ЭП при напряженности свыше 5 до 20 кВ/м включительно используется формула Т = (50/ Е) - 2, где: Т - допустимое время пребывания в ЭМП ПЧ, (час); Е - напряженность электрической составляющей ЭМП ПЧ, (кВ/м). Санитарные нормы СН 2.2.4.723-98 регламентируют ПДУ магнитной составляющей ЭМП ПЧ на рабочих местах. Напряженность магнитной составляющей Н не должна превышать 80 А/м при 8-ми часовом пребывании в условиях этого поля. Напряженность электрической составляющей ЭМП ПЧв жилой застройке и квартирах регламентируется СанПиН 2971-84 «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты». Согласно этому документу, величина Е не должна превышать 0, 5 кВ/м внутри жилых помещений и 1 кВ/м на территории городской застройки. Нормы ПДУ магнитной составляющей ЭМП ПЧ для жилой и городской среды в настоящее время не разработаны. ЭМИ РЧ используются для термообработки, плавки металлов, в радиосвязи, медицине. Источниками ЭМП в производственных помещениях являются ламповые генераторы, в радиотехнических установках - антенные системы, в СВЧ-печах - утечки энергии при нарушении экрана рабочей камеры. ЭМИ РЧ придействии на организм вызывает поляризацию атомов и молекул тканей, ориентацию полярных молекул, появление в тканях ионных токов, нагрев тканей за счет поглощения энергии ЭМП. Это нарушает структуру электрических потенциалов, циркуляцию жидкости в клетках организма, биохимическую активность молекул, состав крови. Биологический эффектЭМИ РЧ зависит от его параметров: длины волны, интенсивности и режима излучения (импульсный, непрерывный, прерывистый), от площади облучаемой поверхности, продолжительности облучения. Электромагнитная энергия частично поглощается тканями и превращается в тепловую, происходит локальный нагрев тканей, клеток. ЭМИ РЧ оказывает неблагоприятное действие на ЦНС, вызывает нарушения в нервно-эндокринной регуляции, изменения в крови, помутнение хрусталика глаз (исключительно 4 поддиапазон), нарушения обменных процессов. Гигиеническое нормирование ЭМИ РЧ осуществляется согласно ГОСТ 12.1.006-84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Уровни ЭМП на рабочих местах контролируются измерением в диапазоне частот 60 кГц-300 МГц напряженности электрической и магнитных составляющих, а в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц плотности потока энергии (ППЭ) ЭМП с учетом времени пребывания в зоне облучения. Для ЭМП радиочастот от 10 кГц до 300 МГц регламентируется напряженность электрической и магнитной составляющей поля в зависимости от диапазона частот: чем выше частоты, тем меньше допускаемая величина напряженности. Например, электрическая составляющая ЭМП для частот 10 кГц - 3МГц составляет 50 В/м, а для частот 50 МГц - 300 МГц только 5 В/м. В диапазоне частоты 300 МГц - 300 ГГц регламентируется плотность потока энергии излучения и создаваемая им энергетическая нагрузка, т.е. поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия. Максимальное значение плотности потока энергии не должно превышать 1000 мкВт/см2. Время пребывания в таком поле не должно превышать 20 мин. Пребывание в поле в ППЭ равном 25 мкВт/см2 допускается в течение 8-ми часовой рабочей смены. В городской и бытовой среде нормирование ЭМИ РЧ осуществляется согласно СН 2.2.4/2.1.8-055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона». В жилых помещениях ППЭ ЭМИ РЧ не должна превышать 10 мкВт/см2. В машиностроении широко используется магнитно-импульсная и электрогидравлическая обработка металлов низкочастотным импульсным током 5-10 кГц (резка и обжатие трубчатых заготовок, штамповка, вырубка отверстий, очистка отливок). Источниками импульсного магнитного поля на рабочих местах являются открытые рабочие индукторы, электроды, тоководящие шины. Импульсное магнитное поле оказывает влияние на обмен веществ в тканях головного мозга, на эндокринные системы регуляции. Электростатическое поле (ЭСП) - это поле неподвижных электрических зарядов, взаимодействующих между собой. ЭСП характеризуется напряженностью Е, то есть отношением силы, действующей в поле на точечный заряд, к величине этого заряда. Напряженность ЭСП измеряется в В/м. ЭСП возникают в энергетических установках, в электротехнологических процессах. ЭСП используется в электрогазоочистке, при нанесении лакокрасочных покрытий. ЭСП оказывает негативное влияние на ЦНС; у работающих в зоне ЭСП возникает головная боль, нарушение сна и др. В источниках ЭСП, помимо биологического воздействия, определенную опасность представляет аэроионы. Источником аэроионов является корона, возникающая на проводах при напряженности Е > 50 кВ/м. Допустимые уровни напряженности ЭСП установлены ГОСТ 12.1.045-84 «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Допустимый уровень напряженности ЭСП устанавливается в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. ПДУ напряженности ЭСП устанавливается равный 60 кВ/м в течение 1 часа. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется. Основными характеристиками лазерного излучения являются: длина волны l, (мкм), интенсивность излучения, определяемая по величине энергии или мощности выходного пучка и выражаемая в джоулях (Дж) или ваттах (Вт): длительность импульса (сек), частота повторения импульса (Гц). Главными критериями опасности лазера являются его мощность, длина волны, длительность импульса и экспозиция облучения. По степени опасности лазеры разделены на 4 класса: 1 - выходное излучение не опасно для глаз, 2 - опасно для глаз прямое и зеркально отраженное излучение, 3 - опасно для глаз диффузно отраженное излучение, 4 - опасно для кожи диффузно отраженное излучение. Класс лазера по степени опасности генерируемого излучения определяется предприятием-изготовителем. При работе с лазерами персонал подвергается воздействию вредных и опасных производственных факторов. К группе физических вредных и опасных факторов при работе лазеров относят: - лазерное излучение (прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное), - повышенное значение напряжения электропитания лазеров, - запыленность воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия лазерного излучения с мишенью, повышенный уровень ультрафиолетовой и инфракрасной радиации, - ионизирующие и электромагнитные излучения в рабочей зоне, повышенная яркость света от импульсных ламп накачки и взрывоопасность систем накачки лазеров. На персонал, обслуживающий лазеры, действуют химически опасные и вредные факторы, как-то: озон, окислы азота и другие газы, обусловленные характером производственного процесса. Действие лазерного излучения на организм зависит от параметров излучения (мощности, длины волны, длительности импульса, частоты следования импульсов, времени облучения и площади облучаемой поверхности), локализация воздействия и особенности облучаемого объекта. Лазерное излучение вызывает в облучаемых тканях органические изменения (первичные эффекты) и специфические изменения в самом организме (вторичные эффекты). При действии излучения происходит быстрый нагрев облучаемых тканей, т.е. термический ожог. В результате быстрого нагрева до высоких температур происходит резкое повышение давления в облучаемых тканях, что приводит к их механическому повреждению. Действия лазерного излучения на организм могут вызвать функциональные нарушения и даже полную потерю зрения. Характер поврежденной кожи варьирует от легких до разной степени ожогов, вплоть до некрозов. Помимо изменений тканей, лазерное излучение вызывает функциональные сдвиги в организме. Предельно допустимые уровни облучения регламентируются «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» 2392-81. Предельно допустимые уровни облучения дифференцированы с учетом режима работы лазеров. Для каждого режима работы, участка оптического диапазона величина ПДУ определяется по специальным таблицам. Дозиметрический контроль лазерного излучения осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.031-81. При контроле измеряются плотность мощности непрерывного излучения, плотность энергии импульсного и импульсно-модулированного излучения и другие параметры. Ультрафиолетовое излучение - это невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением. Биологически активную часть УФ-излучения делят на три части: А с длиной волны 400-315 нм, В с длиной волны 315-280 нм и С 280-200 нм. УФ-лучи обладают способностью вызывать фотоэлектрический эффект, люминесценцию, развитие фотохимических реакций, а также обладают значительной биологической активностью. УФ-излучения характеризуется бактерицидными и эритемными свойствами. Мощность эритемного излучения - это величина, характеризующая полезное воздействие УФ-излучений на человека. За единицу эритемного излучения принят Эр, соответствующий мощности в 1 Вт для длины волны 297 нм. Единица эритемной освещенности (облученности) Эр на квадратный метр (Эр/м2) или Вт/м2. Доза облучения Нэр измеряется в Эр× ч/м2, т.е. это облучение поверхности за определенное время. Бактерицидность потока УФ-излучения измеряется в бакт. Соответственно бактерицидная облученность-бакт на м2, а доза бакт в час на м2 (бк× ч/м2). Источниками УФ-излучения на производстве являются электрическая дуга, автогенное пламя, ртутно-кварцевые горелки и другие температурные излучатели. Естественные УФ-лучи оказывают положительное влияние на организм. При недостатке солнечного света возникает " световое голодание", авитаминоз Д, ослабление иммунитета, функциональные расстройства нервной системы. Вместе с тем УФ-излучение от производственных источников может стать причиной острых и хронических профессиональных заболеваний глаз. Острое поражение глаз называется электроофтальмия. Нередко обнаруживается эритема кожи лица и век. К хроническим поражениям следует отнести хронический коньюнктивит, катаракту хрусталика, кожные поражения (дерматиты, отеки с образованием пузырей). Нормирование УФ-излучения осуществляется согласно «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» 4557-88. При нормировании устанавливается интенсивность излучения в Вт/м2. При поверхности облучения 0, 2 м2 в течение до 5 мин с перерывом 30 мин при общей продолжительности до 60 мин норма для УФ-А 50 Вт/ м2, для УФ-В 0, 05 Вт/ м2 и для УФ-С 0, 01 Вт/ м2. При общей продолжительности облучения 50% рабочей смены и однократном облучении 5 мин норма для УФ-А 10 Вт/ м2, для УФ-В 0, 01 Вт/ м2 при площади облучения 0, 1 м2, а облучение УФ-С не допускается.
|