Магнитное поле и электромагнитное поле в чем разница
Перейти к содержимому

Магнитное поле и электромагнитное поле в чем разница

  • автор:

Что такое электромагнитные поля?

Электрические поля возникают за счет разницы напряжений: чем больше электрическое напряжение, тем более сильным будет возникающее поле. Магнитные поля возникают там, где проходит электрический ток: чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле. Электрическое поле есть даже при отсутствии электрического тока. Если имеется электрический ток, то сила магнитного поля будет меняться в зависимости от расхода электроэнергии, а сила электрического поля остается при этом постоянной.
(Выдержка из брошюры «Электромагнитные поля», опубликованной Европейским региональным бюро ВОЗ в 1999 г. (серия справочных брошюр для местных органов власти по вопросам здоровья и окружающей среды; 32).

Природные источники электромагнитных полей

Электромагнитные поля (ЭМП) окружают нас повсюду, оставаясь при этом невидимыми человеческому глазу. Электрические поля образуются при возникновении в атмосфере электрических зарядов, вызванных грозой. Магнитное поле Земли заставляет иглу компаса всегда указывать направление «север–юг» и помогает птицам и рыбам ориентироваться в пространстве.

Антропогенные (искусственные) источники электромагнитных полей

Помимо ЭМП, возникающих за счет природных источников, в спектре электромагнитных полей есть и те, которые создаются антропогенными источниками: например, рентгеновские лучи, используемые для диагностирования переломов конечностей в результате спортивных травм. Электричество в каждой штепсельной розетке ведет к образованию сопутствующих ЭМП низкой частоты. Различные радиоволны более высокой частоты используются для передачи информации при помощи ТВ антенн, радиостанций или базовых станций мобильной связи.

Одна из основных характеристик электромагнитного поля – это его частота или соответствующая длина волны. Поля различной частоты воздействуют на организм по-разному. Вы можете попытаться представить электромагнитные волны в виде череды регулярно повторяющихся волн огромной скорости, равной скорости света. Частота – это показатель, который просто указывает число колебаний или циклов в секунду, а термин «длина волны» используется для определения расстояния между следующими одна за другой волнами. Следовательно, длина и частота волны тесно взаимосвязаны: чем выше частота, тем короче длина волны.

Проведение простого сравнения поможет лучше проиллюстрировать вышеизложенное: привяжите длинную веревку к дверной ручке, а свободный конец веревки держите в руке. Если вы будете медленно поднимать и опускать руку с веревкой, то образуется одна большая волна; если же движения будут более быстрыми, то это приведет к возникновению целой серии небольших волн. Длина веревки при этом остается постоянной, а значит, чем больше волн вы создадите (то есть, волн более высокой частоты), тем меньше будет расстояние между ними (то есть, длина волны будет короче).

Воздействие электромагнитных полей – это не новое явление. Однако, в течение XX века воздействие антропогенных электромагнитных полей в окружающей нас среде неуклонно возрастало по мере того, как увеличивающийся спрос на электроэнергию, непрерывно развивающиеся технологии и изменяющиеся формы социального поведения приводили к созданию все большего числа искусственных источников ЭМП. На каждого из нас воздействует целый комплекс слабых электрических и магнитных полей, как дома, так и на работе, в результате производства и передачи электроэнергии, использования бытовой техники и промышленного оборудования, средств телекоммуникации и радио- и телевещания.

Очень слабые электрические токи образуются в теле человека в результате химических реакций, происходящих в ходе нормального функционирования организма, даже при отсутствии внешних электрических полей. Например, нервы передают сигналы при помощи электрических импульсов. Большинство биохимических реакций (от биохимии пищеварения, до деятельности мозга) сопровождается перераспределением заряженных частиц. Даже сердце является электрически активным: ваш доктор может проследить это при помощи электрокардиограммы.

Электрические поля низкой частоты воздействуют на организм человека точно так же, как на любой другой материал, состоящий из заряженных частиц. Когда электрические поля воздействуют на электропроводные материалы, они влияют на распределение электрических зарядов на поверхности таких материалов. Электрические поля являются причиной того, что электрический ток проходит через тело человека и уходит в землю.

Низкочастотные магнитные поля индуцируют циркулирующие токи в организме человека. Сила этих токов зависит от интенсивности внешнего магнитного поля. Если токи достаточно сильные, они могут оказывать возбуждающее действие на нервы и мускулатуру, а также влиять на другие биологические процессы.

Как электрические, так и магнитные поля могут индуцировать напряжение и токи в организме человека, но даже если человек находится непосредственно под высоковольтной линией электропередач (ЛЭП), индуцированные токи очень слабы в сравнении с пороговыми значениями для возникновения состояния шока или других последствий, обусловленных электричеством.

Нагревание является основным биологическим эффектом от радиочастотных электромагнитных полей. Этот эффект использован в микроволновых печах для подогрева пищи. Уровни радиочастотных полей, воздействию которых обычно подвергаются люди, гораздо ниже уровней, способных вызвать значительное нагревание внутренних тканей организма.

Ученые исследуют вероятность того, что при продолжительном воздействии поля ниже порогового уровня могут вызвать эффекты нагревания внутренних тканей организма. На сегодняшний день нет подтвержденных данных о неблагоприятных последствиях для здоровья от продолжительного слабого воздействия радиочастотных полей или полей промышленной частоты. Тем не менее, ученые продолжают активно заниматься научными исследованиями в этой области.

Биологические эффекты – это поддающиеся измерению ответные реакции организма на раздражители или изменения в окружающей среде. Эти изменения необязательно вредны для вашего здоровья. Например, когда вы слушаете музыку, читаете книгу, едите яблоко или играете в теннис, возникает целый ряд биологических эффектов от этих процессов. Однако ни от одного из этих видов деятельности мы не ждем неблагоприятных последствий для здоровья.

Организм обладает тонкими механизмами для того, чтобы подстроиться к множеству самых разных воздействий, которые мы испытываем в условиях окружающей среды. Постоянные изменения являются непременной частью нашей жизни. Однако нет сомнений в том, что организм не обладает адекватными компенсационными механизмами в отношении всех биологических эффектов. Изменения необратимого характера, создающие продолжительный по времени стресс для организма, могут представлять угрозу для здоровья.

Неблагоприятное воздействие на здоровье вызывает поддающиеся обнаружению нарушения здоровья у человека, подвергшегося такому воздействию, или у его/ее детей; с другой стороны, биологические эффекты необязательно вызывают неблагоприятные последствия для здоровья.

Неоспоримым является тот факт, что электромагнитные поля выше определенного уровня могут вызывать биологические эффекты. Эксперименты, проведенные на здоровых волонтерах, указывают на то, что кратковременное воздействие полей тех уровней, которые присутствуют в окружающей среде или в нашем доме, не вызывает явных пагубных последствий. В отношении воздействия ЭМП более высокого уровня, способных причинить вред здоровью, существуют строгие ограничения, сформулированные в национальных и международных руководствах. В настоящее время основные споры ведутся вокруг того, может ли продолжительное воздействие полей низких уровней вызвать биологические ответные реакции организма и повлиять на самочувствие людей.

Широко распространенная обеспокоенность в отношении здоровья

Взгляд на новостные заголовки последних лет позволяет нам в известной степени уяснить, какие вопросы вызывают общественную обеспокоенность. Последние десять лет в центре внимания, с точки зрения опасностей для здоровья, оказались многочисленные источники электромагнитных полей, в том числе, линии электропередач, микроволновые печи, компьютерные мониторы и экраны телевизоров, устройства безопасности, радары, а с недавних пор – мобильные телефоны и их базовые станции.

Международный проект по ЭМП

В ответ на растущую общественную обеспокоенность в связи с возможными неблагоприятными последствиями для здоровья человека от воздействия все увеличивающегося количества разнообразных источников ЭМП, в 1996 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) приступила к реализации крупного мультидисциплинарного проекта по изучению ЭМП. Международный проект по ЭМП позволяет обобщить все современные научные знания и свести воедино ресурсы ведущих международных и национальных организаций и научных учреждений.

Выводы научных исследований

За последние 30 лет опубликовано около 25 тысяч статей по проблемам биологических эффектов и медицинского применения неионизирующего излучения. Несмотря на то, что некоторые люди считают, что следует и дальше наращивать научные исследования в этой области, на сегодняшний день научные знания в ней гораздо шире, чем знания в отношении большинства химических веществ. На основе недавно проведенного углубленного обзора научной литературы, ВОЗ пришла к выводу о том, что имеющиеся фактические данные не указывают на существование неблагоприятных последствий для здоровья от воздействия электромагнитных полей низких уровней. Однако в знаниях о биологических эффектах имеются определенные пробелы, что вызывает необходимость проведения дальнейших научных исследований.

Последствия для общего состояния здоровья

Некоторые представители общественности объясняют целый ряд симптомов «размытого» характера тем, что в домашних условиях мы подвергаемся слабому воздействию электромагнитных полей. К числу отмечаемых симптомов относятся следующие: головная боль, чувство беспокойства, суицидальные настроения и депрессия, тошнота, чувство усталости и потеря либидо. На сегодняшний день нет научно обоснованных данных, подтверждающих наличие связи между этими симптомами и воздействием электромагнитных полей. По крайней мере, некоторые из перечисленных проблем со здоровьем могут возникать из-за шума или других факторов окружающей среды, или из-за беспокойства, возникающего в связи с использованием новых технологий.

Последствия для исхода беременности

ВОЗ и другие организации провели оценку множества разнообразных источников электромагнитных полей и их воздействия в той среде, где мы живем и работаем, в том числе: компьютерных мониторов, гидростатических матрацев, одеял с электро-обогревом, радиочастотных сварочных аппаратов, оборудования для диатермии и радаров. В целом, совокупность фактических данных позволяет сделать вывод о том, что воздействие полей обычного для окружающей среды уровня не увеличивает риск какого-либо неблагоприятного исхода беременности, например спонтанного выкидыша, врожденных пороков развития, низкой массы тела при рождении или врожденных заболеваний. Время от времени поступают сообщения о взаимосвязи возникающих проблем со здоровьем и предположительным воздействием ЭМП. Например, имеются сообщения о случаях рождения недоношенных детей или детей с низкой массой тела при рождении в семьях людей, работающих в электронной промышленности. Однако научное сообщество не считает, что подобные случаи непременно связаны с воздействием полей (в отличие от связи, например, с таким фактором риска как воздействие растворителей).

Катаракты

Обычное раздражение глаз и катаракты иногда отмечаются у рабочих, испытывающих воздействие радиочастотного или микроволнового излучения высокого уровня. Однако исследования, проведенные на животных, не подтверждают предположение о том, что такие формы повреждения глаз могут быть вызваны полями тех уровней, которые не являются опасными с точки зрения возможного нагревания тканей организма. Нет фактических данных, подтверждающих, что подобные последствия имеют место при воздействии полей тех уровней, с которыми сталкивается обычное население.

Электромагнитные поля и раковые заболевания

Несмотря на многочисленные исследования данного вопроса, доказательства каких-либо возможных последствий такого рода от ЭМП остаются крайне противоречивыми. Однако, совершенно очевидно, что даже если ЭМП каким-то образом влияют на раковые заболевания, увеличение риска заболевания под воздействием ЭМП будет очень незначительным. Хотя имеющиеся на сегодняшний день результаты исследований отличаются крайней непоследовательностью, среди детей и взрослых не выявлено значительного увеличения риска заболевания любыми видами рака в результате воздействия ЭМП.

Ряд эпидемиологических исследований позволяет предположить, что есть незначительное увеличение риска заболевания детей лейкемией под воздействием низкочастотных магнитных полей в домашних условиях. Однако ученые не делают общего вывода о том, что такие результаты указывают на наличие причинно-следственной связи между воздействием полей и заболеванием (напротив, можно говорить об искажениях, допущенных в исследованиях, или об эффектах, не связанных с воздействием полей). Частично, такое мнение явилось результатом того, что исследования на животных и лабораторные исследования не подтверждают наличия каких-либо воспроизводимых эффектов, согласующихся с гипотезой о том, что поля вызывают раковые заболевания или способствуют их возникновению. Сейчас в ряде стран проводятся широкомасштабные исследования, которые, возможно, помогут ответить на связанные с данной проблемой вопросы.

Гиперчувствительность к электромагнитным полям и депрессия

Некоторые люди сообщают о «гиперчувствительности» к электрическим или магнитным полям. Они задаются вопросом, не может ли чувство боли, головная боль, депрессия, сонливость, нарушения сна и даже судороги и эпилептические припадки объясняться воздействием электромагнитного поля.

Научных данных, подтверждающих идею о гиперчувствительности к ЭМП, мало. В ходе недавних исследований, проведенных в скандинавских странах, был сделан вывод о том, что люди не демонстрируют стойких реакций на воздействие электромагнитных полей, если оно имеет место в должным образом контролируемых условиях. Не существует и какого-либо признанного биологического механизма для объяснения гиперчувствительности. Проведение научных исследований в данной области затруднено, поскольку здесь могут быть задействованы и другие субъективные ответные реакции организма помимо прямых эффектов от полей как таковых. Исследования в этом направлении продолжаются.

Какова основная направленность текущих и будущих исследований?

Сейчас значительные усилия сосредоточены на исследовании ЭМП в связи с раковыми заболеваниями. Продолжается изучение, хотя и в меньших масштабах, чем в конце 90-х годов, возможных канцерогенных эффектов от полей промышленной частоты.

Долговременные неблагоприятные последствия для здоровья от мобильных телефонов – это еще одна область, в которой в настоящее время проводится много исследований. Очевидные неблагоприятные последствия от воздействия радиочастотных полей низких уровней не обнаружены. Однако, учитывая общественную обеспокоенность в отношении безопасности сотовых телефонов, дальнейшие исследования направлены на выяснение того, не могут ли иметь место менее очевидные последствия при очень низких уровнях воздействия.

Основные положения

  • Широкий спектр факторов окружающей среды вызывает биологические эффекты. «Биологические эффекты» и «угрозы для здоровья» – это не одно и то же. Для выявления и оценки угроз для здоровья требуется проведение специального исследования.
  • На низких частотах внешние электрические и магнитные поля индуцируют слабые циркулирующие токи внутри организма человека. Практически во всех обычных условиях уровни индуцированных токов в организме слишком малы, чтобы вызвать явные последствия.
  • Основной эффект от радиочастотных ЭМП состоит в нагревании внутренних тканей организма.
  • Нет сомнений в том, что кратковременное воздействие очень мощных ЭМП может причинить вред здоровью. Сегодня общественную обеспокоенность в основном вызывают долговременные неблагоприятные последствия для здоровья от воздействия ЭМП более низкого уровня, чем тот, который обусловливает острые биологические реакции.
  • Международный проект по ЭМП был инициирован ВОЗ для того, чтобы получить научно-обоснованные и объективные ответы на вопросы, вызывающие общественную обеспокоенность, в отношении возможных угроз для здоровья от электромагнитных полей низких уровней.
  • Несмотря на широкомасштабные исследования, на сегодняшний день нет фактических данных, которые позволили бы сделать вывод о том, что воздействие ЭМП низких уровней вредит здоровью человека.
  • Международные исследования сосредоточены на изучении возможных связей между раковыми заболеваниями и ЭМП промышленного и радиочастотного диапазона.

Если электромагнитные поля (ЭМП) представляют угрозу для здоровья, последствия ощутят все индустриально-развитые страны. Общественность требует конкретных ответов на все более злободневный вопрос: могут ли ЭМП, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, вызывать неблагоприятные последствия для здоровья?

Средства массовой информации нередко предлагают нам окончательные, с их точки зрения, ответы. Однако к таким сообщениям следует подходить с осторожностью, учитывая, что просвещение населения не является первоочередной задачей СМИ. Журналист может выбрать тему и написать статью, руководствуясь целым рядом причин далеко не технического характера: журналисты конкурируют между собой за время и место публикации, а журналы и газеты бьются за тираж.

Оригинальные сенсационные заголовки, которые могут привлечь внимание максимального числа людей, помогают журналистам в достижении их целей, а плохая новость – это не только всегда большая новость, но нередко та единственная, о которой мы узнаем. Большое число исследований, которые наводят на мысль о безопасности ЭМП, в лучшем случае лишь слабо освещаются в СМИ. Наука не может дать гарантии полной безопасности, но в целом, продолжение научных исследований не может не обнадеживать.

Необходимы различные виды исследований

Совокупность исследований в различных областях крайне важна для оценки потенциального неблагоприятного воздействия электромагнитных полей на здоровье В различных видах исследований рассматриваются разные аспекты данной проблемы.

Лабораторные исследования клеточного материала направлены на выявление основополагающих механизмов взаимосвязи между воздействием ЭМП и биологическими эффектами. Они проводятся для выявления механизмов, исходя из изменений на молекулярном и клеточном уровне, которые вызваны ЭМП. Такие изменения могут дать ключ к разгадке того, как физическая сила преобразуется в биологические процессы внутри организма человека. В рамках этих исследований отдельные клетки или ткани изымаются из привычной для них среды обитания, что может блокировать активность потенциальных компенсаторных механизмов.

Исследования иного рода – с использованием животных – более близки к реальным жизненным ситуациям. В результате ученые получают фактические данные, имеющие более прямое отношение к определению безопасных уровней воздействия для человека. В таких исследованиях нередко изучаются несколько различных по уровню полей с тем, чтобы проследить зависимость «доза-эффект».

Эпидемиологические исследования или исследования здоровья человека – это еще один непосредственный источник информации о долговременных последствиях воздействия ЭМП. Такие исследования направлены на изучение причин и распределения заболеваний в реальных жизненных ситуациях среди местных сообществ и профессиональных групп. Ученые пытаются определить, существует ли статистическая корреляция между воздействием ЭМП и заболеваемостью определенной болезнью или неблагоприятными последствиями для здоровья. Однако стоимость эпидемиологических исследований высока. Но что еще более важно, так это то, что они предусматривают проведение оценки очень сложных по составу групп населения, и обеспечить достаточно хороший контроль, необходимый для выявления малейших эффектов, в рамках таких исследований весьма непросто.

Вот почему ученые проводят оценку всех релевантных фактических данных, когда принимают решение относительно потенциальных угроз для здоровья, включая данные эпидемиологических исследований, исследований на животных и исследований клеточного материала.

Интерпретация результатов эпидемиологических исследований

Эпидемиологические исследования сами по себе обычно не могут точно установить взаимосвязь между причинами и эффектами, прежде всего потому, что они определяют только статистическую корреляцию между воздействием и заболеванием, которое может быть или не быть результатом воздействия.

Представим себе некое гипотетическое исследование, направленное на установление связи между воздействием ЭМП на рабочих-электриков компании «Х-Электрисити» и повышенным риском заболевания раком. Даже при выявленной статистической корреляции, она может объясняться неполными данными в отношении других факторов на рабочем месте. Например, рабочие-электрики могли испытать воздействие химических растворителей, способных вызывать раковые заболевания. Более того, наблюдаемая статистическая корреляция может быть результатом чисто статистических эффектов, или несовершенства схемы исследования.

Вот почему нахождение взаимосвязи между каким-то фактором и определенным заболеванием не всегда означает, что именно этот фактор вызвал заболевание. Для установления причинно-следственной связи исследователь должен учитывать многие факторы. Аргументы в пользу наличия такой связи становятся более убедительными, если наблюдается постоянная и сильная корреляция между воздействием и эффектом, четкая зависимость «доза-эффект», убедительное объяснение биологического характера, если результаты подкреплены релевантными исследованиями на животных, а самое главное, если различные исследования согласуются друг с другом.

Эти условия, как правило, не соблюдаются для исследований в области ЭМП и раковых заболеваний. Это одна из главных причин того, что ученые обычно не склонны делать вывод о наличии последствий для здоровья от слабых ЭМП.

Почему сложно полностью исключить возможность присутствия весьма незначительных рисков?

«По-видимому, отсутствие фактических данных о пагубных эффектах не может удовлетворить современное общество. Напротив, фактические данные об отсутствии таких эффектов все в большей степени востребованы». (Barnabas Kunsch, Австрийский научно-исследовательский центр Зайберсдорф)

«Отсутствуют убедительные фактические данные о неблагоприятных последствиях от ЭМП для здоровья» или «Причинно-следственная связь между ЭМП и раковыми заболеваниями не подтверждена» – вот типичные формулировки тех выводов, к которым пришли экспертные комитеты, изучавшие данную проблему. Все это звучит так, как будто научное сообщество избегает ответа на интересующий всех вопрос. Зачем же тогда продолжать научные исследования, если ученые уже продемонстрировали, что никаких последствий нет?

Ответ прост: научные исследования здоровья человека очень хорошо зарекомендовали себя с точки зрения выявления значительных эффектов, например, взаимосвязи между курением и раковыми заболеваниями. К сожалению, ученым сложнее отличить слабые эффекты от отсутствия эффектов как таковых. Если бы ЭМП тех уровней, которые типичны для окружающей среды, были сильными канцерогенными факторами, то к настоящему моменту было бы совсем просто продемонстрировать такую взаимосвязь.

Напротив, если ЭМП низких уровней являются слабыми канцерогенами, или даже если они являются сильными канцерогенами для небольшой группы людей, живущих в крупном сообществе, такую взаимосвязь гораздо сложнее продемонстрировать. Более того, даже если крупное научное исследование укажет на отсутствие такой корреляции, мы никогда не сможем быть совершенно уверены в том, что такой взаимосвязи действительно не существует.

Отсутствие эффекта может означать, что действительно эффектов нет. Но с тем же успехом это может свидетельствовать о том, что эффект просто не выявляется при помощи нашего метода оценки. Поэтому отрицательные результаты обычно менее убедительны, чем веские положительные результаты.

Наиболее сложная ситуация возникла, к сожалению, в области эпидемиологических исследований в отношении ЭМП, и состоит она в том, что имеется целый ряд исследований, давших неубедительные положительные результаты, которые, при этом, носят взаимно противоречивый характер. В такой ситуации, сами ученые, вероятно, расходятся во мнении относительно важности полученных данных. Тем не менее, в силу изложенных выше причин, большинство ученых и медицинских работников согласны с тем, что даже если существуют какие-либо последствия для здоровья от ЭМП низкого уровня, они, скорее всего, крайне незначительны в сравнении с другими рисками для здоровья, с которыми люди сталкиваются в повседневной жизни.

Что нас ждет в будущем?

Основная цель международного проекта ВОЗ по ЭМП состоит в том, чтобы инициировать и скоординировать проведение научных исследований во всем мире для осуществления обоснованных ответных действий в связи с проблемами, вызывающими общественную обеспокоенность. Это позволит обобщить результаты исследований клеточного материала, исследований на животных, а также исследований здоровья человека для обеспечения наиболее всесторонней оценки рисков для здоровья. Целостная оценка результатов ряда релевантных и заслуживающих доверия исследований даст наиболее достоверный ответ относительно неблагоприятных последствий для здоровья (если таковые существуют) от продолжительного воздействия слабых электромагнитных полей.

Один из способов иллюстрации необходимости получения фактических данных в результате проведения разнообразных экспериментов – это провести сравнение с разгадыванием кроссворда. Например, мы имеем девять вопросов, на которые должны ответить, чтобы разгадать определенный кроссворд с абсолютной УВЕРЕННОСТЬЮ. Предположим, мы знаем точные ответы лишь на три вопроса, но при этом сможем найти решение методом догадки. Однако определенные три буквы могут быть частью совершенно другого слова. В то же самое время, каждый дополнительный ответ усилит нашу уверенность. На самом деле, наука, скорее всего, никогда не сможет ответить на все вопросы, но, чем более убедительные фактические данные мы соберем, тем более точной будет наша догадка в отношении окончательного решения.

Основные положения

  • Лабораторные исследования клеточного материала проводятся, чтобы определить, существует ли механизм, способствующий возникновению пагубных биологических эффектов под воздействием ЭМП. Исследования на животных чрезвычайно важны для определения возможных эффектов для высших организмов, физиология которых в определенной степени схожа с физиологией человека. Эпидемиологические исследования направлены на установление статистической корреляции между воздействием полей и распространенностью определенных неблагоприятных результатов в отношении здоровья у людей.
  • Выявление статистической корреляции между неким фактором и определенным заболеванием не означает, что этот фактор явился причиной заболевания.
  • Отсутствие эффектов для здоровья может означать, что таковых нет; однако, это может означать и то, что эффект просто не выявляется с помощью существующих методов.
  • Результаты различных исследований (цитологических, эпидемиологических и исследований на животных) следует анализировать в совокупности, прежде чем делать выводы о возможных рисках для здоровья от предполагаемой экологической угрозы. Последовательные данные, полученные в результате этих столь разных по характеру исследований, помогут с большей степенью уверенности судить о действительных эффектах.

Электромагнитные поля дома

Уровни фонового электромагнитного излучения от передающих или распределительных электросетевых объектов

Электричество передается на большие расстояния по высоковольтным линиям. Трансформаторы снижают такое высокое напряжение в сети до требуемого уровня для распределения электроэнергии на местах – в домах и на предприятиях. Передающие и распределительные электросетевые объекты, а также бытовая электропроводка и электроприборы создают в домах фоновый уровень электрических и магнитных полей промышленной частоты. Если дома не расположены вблизи линий электропередач (ЛЭП), фоновый уровень может доходить примерно до 0.2 микротесл. Непосредственно под ЛЭП поля гораздо сильнее. Индукция магнитного поля на уровне земли может достигать нескольких микротесл. Уровни электрических полей непосредственно под ЛЭП могут доходить до 10 кВ/м. Однако поля (как электрические, так и магнитные) по мере удаления от ЛЭП ослабевают. На расстоянии 50-100 метров уровни полей, обычно, такие же, как те, которые наблюдаются на удаленных от высоковольтных ЛЭП территориях. К тому же, стены зданий значительно снижают уровни электрических полей в сравнении с уровнями вне домов в той же местности.

Электробытовые приборы

Самые сильные электрические поля промышленной частоты в окружающей среде обычно встречаются непосредственно под высоковольтными ЛЭП. Напротив, самые сильные магнитные поля промышленной частоты обычно наблюдаются в непосредственной близости от двигателей и других электроприборов, а также специализированного оборудования, например магнитно-резонансных томографов, используемых для диагностической визуализации в медицине.

Обычные значения силы электрических полей вблизи бытовых электроприборов (на расстоянии 30 см от них
(Источник: Федеральное ведомство по радиационной защите, Германия, 1999 г.)

Электробытовой прибор Сила электрического поля (В/м)
Стерео-проигрыватель 180
Утюг 120
Холодильник 120
Миксер 100
Тостер 80
Фен для волос 80
Цветной телевизор 60
Кофейная машина 60
Пылесос 50
Электропечь 8
Лампочка 5
Установленное пороговое значение 5000

Многие люди удивляются, когда узнают о существовании магнитных полей самого разного уровня рядом с различными бытовыми приборами. Сила этих полей не зависит от размера, сложности, мощности таких приборов или уровня шума от них. Более того, сила магнитных полей может очень сильно различаться, даже если речь идет о вроде бы похожих приборах. Например, одни фены для волос окружены очень сильным полем, а другие вряд ли вообще создают какое-либо магнитное поле. Такая разница в отношении силы магнитных полей объясняется дизайном изделия.

В приведенной ниже таблице указаны обычные значения силы поля для ряда электроприборов, широко используемых дома и на рабочем месте. Измерения производились в Германии, при этом во всех приборах использовался ток с частотой 50 Гц. Следует отметить, что фактические уровни воздействия значительно различаются в зависимости от модели прибора и расстояния от него.

Обычные значения силы магнитных полей вокруг бытовых электроприборов (в зависимости от расстояния от них)

На расстоянии 3 см (микротесла)

На расстоянии 30 см (микротесла)

На расстоянии 1 м (микротесла)

6 – 2000

15 – 1500

2 – 20

Флюоресцентный осветительный прибор

0.5 – 2

4 – 8

1

0.15 – 0.5

0.15 – 3

0.12 – 0.3

0.6 – 3

0.01 – 0.25

0.01 – 0.15

Для большинства бытовых электроприборов сила магнитного поля на расстоянии 30 см от них значительно ниже установленного для населения порогового значения в 100 микротесл.

(Источник: Федеральное ведомство по радиационной защите, Германия, 1999 г.). Нормальная дистанция для работы с прибором выделена жирным шрифтом.

Таблица иллюстрирует две основные мысли: во-первых, сила магнитного поля вокруг всех приборов стремительно уменьшается по мере того, как вы удаляетесь от них; во-вторых, большинство бытовых приборов работает не слишком близко от человека. На расстоянии 30 см уровень магнитные поля вокруг большинства бытовых приборов более чем в 100 раз ниже установленного для обычного населения порогового значения в 100 микротесл при частоте электрического тока в 50 Гц (и 83 микротесл при частоте тока в 60 Гц).

Телевизоры и компьютерные мониторы

В основе работы компьютерных мониторов и телевизоров лежат одни и те же принципы. И те и другие продуцируют статические электрические поля и переменные электрические и магнитные поля разных частот. Однако, жидко-кристаллические мониторы некоторых ноутбуков и настольных ПК не создают значительные электрические и магнитные поля. Мониторы современных компьютеров созданы из проводящих материалов, что снижает статическое поле вокруг монитора до уровней, сопоставимых с нормальным фоновым уровнем в доме или на рабочем месте. Если человек работает на правильном расстоянии (30-50 см) от монитора, уровень индукции переменного магнитного поля (промышленной частоты) обычно ниже 0,7 микротесл. Сила переменных электрических полей при работе на том же расстоянии от монитора находится в интервале от менее 1 В/м до 10 В/м.

Микроволновые печи

Бытовые микроволновые печи отличаются большой мощностью. Однако, надежный защитный экран снижает возможную утечку микроволнового излучения за пределы печи до практически неопределяемого уровня. Кроме того, уровень утечки стремительно снижается по мере удаления пользователя от печи. Во многих странах существуют промышленные стандарты, конкретно указывающие предельно допустимые уровни утечки для новых печей. Если печь соответствует этим стандартам, она не представляет никакой угрозы для потребителя.

Переносные телефоны

Для работы переносных телефонов требуется гораздо менее интенсивное поле, чем для мобильных телефонов. Это связано с тем, что они используются совсем близко от своей базы, а значит, нет необходимости в сильном поле, как это было бы в случае передачи сигнала на большое расстояние. Соответственно, радиочастотные поля вокруг этих телефонов совсем незначительны.

Электромагнитные поля в окружающей среде

Радар

Радары используются для навигации, составления прогноза погоды, в военных целях, а также для выполнения множества других задач. Они посылают пульсирующие микроволновые сигналы. Пиковая мощность сигнала может быть высокой, между тем как средняя мощность может быть низкой. Многие радары вращаются или движутся вверх и вниз, что уменьшает среднее значение плотности мощности поля, которое воздействует на людей вблизи радара. Даже в отношении высокомощных, не вращающихся военных радарных установок действуют ограничения по уровню воздействия: он должен быть ниже установленного порогового значения в местах, доступных для населения.

Системы безопасности

Системы защиты от краж в магазинах основаны на использовании специальных датчиков, закрепляемых на товарах, которые считываются электрическими контурами на выходе. Когда покупка осуществлена должным образом, эти датчики снимают или полностью деактивируют. Электромагнитные поля вокруг контуров обычно не превышают рекомендуемые уровни допустимого воздействия. Системы управления доступом, работают по тому же принципу: датчик встроен в брелок для ключей, либо в пропуск. Системы безопасности в библиотеках используют специальные этикетки-датчики, которые деактивируются при выдаче книги читателю и вновь активируются, когда книга возвращается. Металло-детекторы и системы безопасности в аэропортах создают сильное магнитное поле (до 100 микротесл), которое реагирует на металлические предметы. Вблизи рамки детектора сила магнитного поля может приближаться к установленному пороговому уровню, а иногда и превышать его. Тем не менее, это не создает угрозу для здоровья, о чем будет сказано в разделе, посвященном руководящим принципам по допустимым уровням воздействия (см. «Опасны ли уровни воздействия выше установленных пороговых значений?»).

Электропоезда и трамваи

Поезда дальнего следования имеют один или несколько моторных отсеков, расположенных в отдельных вагонах. Таким образом, пассажиры испытывают воздействие полей в основном от электричества, подаваемого в поезд. Магнитные поля в пассажирских вагонах поездов дальнего следования могут достигать нескольких сотен микротесл на уровне пола и более низких значений (десятков микротесл) в других местах в купе. Сила электрического поля может достигать 300 В/м. Люди, живущие вблизи железнодорожных путей, могут испытывать воздействие магнитных полей от линий электропроводов над полотном железной дороги, причем сила этих полей, в зависимости от каждой конкретной страны, может быть сопоставима с силой полей вокруг высоковольтных ЛЭП.

Двигатели и тяговое оборудование поездов и трамваев обычно располагается внизу, под пассажирскими вагонами. На уровне пола интенсивность магнитного поля может достигать десятков микротесл (на тех участках пола, которые находятся прямо над двигателем). Однако, чем выше от пола, тем быстрее уменьшается интенсивность поля, и его воздействие на верхнюю часть туловища пассажиров значительно слабее.

Телевидение и радио

Когда вы у себя дома слушаете радио и ищете нужную вам станцию, задавались ли вы когда-нибудь вопросом, что могут означать хорошо знакомые вам сокращения АМ и FM? Радиосигналы могут быть амплитудно-модулированными (АМ) или частотно-модулированными (FM). Все зависит от того, как они переносят информацию. Радиосигналы АМ могут использоваться для вещания на очень большие расстояния, в то время как FM волны охватывают более ограниченные пространства, но при этом обеспечивают звук лучшего качества.

АМ радиосигналы передаются при помощи сложной системы антенн, которые могут достигать десятков метров в высоту и располагаться в местах, не доступных обычному населению. Уровни воздействия в непосредственной близости от антенн и кабелей питания могут быть высокими, но с ними приходится иметь дело обслуживающему персоналу, а не обычному населению.

Телевизионные антенны и антенны для FM радиосигналов гораздо меньше по размеру, чем антенны для АМ радиосигналов, и устанавливаются они как система направленных антенн на самом верху высоких башен. Причем башни являются лишь поддерживающей конструкцией. Поскольку уровень воздействия у самого основания таких башен ниже установленных пороговых значений, доступ обычного населения в места, где находятся такие башни, не запрещен. Небольшие ТВ- и радиоантенны местного значения иногда устанавливаются на крышах зданий; в этом случае не исключается необходимость контролировать доступ на крышу.

Мобильные телефоны и их базовые станции

Мобильные телефоны дают нам возможность всегда быть на связи с другими людьми. Эти приборы низкой мощности, испускающие и принимающие радиоволновые сигналы от сети стационарных базовых станций малой мощности. Каждая базовая станция мобильной связи обеспечивает охват определенной территории. В зависимости от потока обрабатываемых звонков, базовые станции могут находиться на расстоянии от всего лишь нескольких сотен метров (в крупных городах) до нескольких километров (в сельской местности) друг от друга.

Базовые станции мобильной связи обычно устанавливают на крыше зданий или башен, на высоте от 15 до 50 метров. Уровни прохождения сигналов от конкретной базовой станции непостоянны и зависят от количества звонков и расстояния, на котором звонящий абонент находится от базовой станции. Антенны излучают очень узкий пучок радиоволн, который далее распространяется почти параллельно земле. Поэтому радиочастотные поля на уровне земли и на территориях, обычно доступных для населения, во много раз ниже уровней, представляющих опасность.

Рекомендуемые пороговые значения были бы превышены лишь в том случае, если бы человек оказался прямо перед системой антенн на расстоянии одного-двух метров. До того, как мобильные телефоны стали широко использоваться, население в основном испытывало воздействие радиочастотного излучения от радио- и ТВ-станций. Но и сегодня, с появлением мобильных телефонов, башни, на которых расположены базовые станции мобильной связи, сами по себе крайне мало усугубляют общее воздействие на наш организм, поскольку сила сигналов в местах, доступных для населения, обычно такая же или даже ниже, чем сила сигналов от радио- и ТВ-станций, расположенных на значительном удалении от этих мест.

Однако на самого пользователя мобильного телефона воздействуют радиочастотные поля более высокого уровня, чем те, которые обычно присутствуют в окружающей нас среде. Разговаривая по мобильному телефону, мы держим его очень близко к голове. Именно поэтому, вместо того, чтобы отслеживать эффект нагревания тканей во всем организме, следует определить распределение поглощенной энергии в голове пользователя телефона. В результате сложного компьютерного моделирования и проведения оценок с использованием моделей головы человека, сделан вывод о том, что, по всей видимости, уровень энергии, поглощенной при использовании мобильного телефона, не превышает установленных на сегодня пороговых значений.

Вызывают обеспокоенность и другие, так называемые «нетермальные» последствия воздействия частот мобильных телефонов. Есть различные предположения в отношении едва заметных эффектов для клеток, которые могут повлиять на развитие раковых заболеваний. Также высказываются гипотезы о возможных эффектах для тканей, раздражаемых под воздействием электричества, и о том, что это может повлиять на функцию мозга и нервных тканей. Тем не менее, все имеющиеся на данный момент фактические данные не подтверждают наличия каких-либо пагубных последствий для здоровья человека от использования мобильных телефонов.

Магнитные поля в повседневной жизни: действительно ли они такие сильные?

В последние годы национальными органами власти различных стран были проведены многочисленные оценки для определения уровней ЭМП в среде обитания человека. Ни одно из этих обследований не пришло к выводу о том, что уровни полей могут вызвать неблагоприятные последствия для здоровья.

Недавно Федеральное ведомство по радиационной защите (Германия) сделало оценку повседневного воздействия магнитных полей с привлечением к обследованию примерно 2 000 человек. Оценка проведена как в отношении представителей ряда профессий, так и обычного населения. Всем участникам обследования были выданы персональные дозиметры для измерения уровней воздействия 24 часа в сутки. Полученные данные различались весьма значительно, но средний уровень в день составлял 0,10 микротесл. Это значение в тысячу раз меньше, чем предельно допустимое значение в 100 микротесл для обычного населения и в 5 тысяч раз ниже, чем предельное допустимое значение в 500 микротесл для людей определенных профессий. Более того, при исследовании воздействия полей на людей, живущих в центральной части городов, было обнаружено, что, с точки зрения воздействия полей, нет существенной разницы между проживанием в сельской и городской местности. Даже уровни воздействия на людей, живущих в непосредственной близости от высоковольтных ЛЭП, лишь незначительно отличаются от средних уровней воздействия на обычное население.

Основные положения

  • Фоновые уровни ЭМП в доме в основном создаются передающими и распределительными электросетевыми объектами или бытовыми электроприборами.
  • Электроприборы сильно различаются с точки зрения силы генерируемых ими полей. По мере удаления от приборов уровни как электрических, так и магнитных полей стремительно снижаются. В любом случае, уровни полей вокруг бытовых электроприборов обычно гораздо ниже установленных пороговых значений.
  • Уровни электрических и магнитных полей от телевизоров и компьютерных мониторов (при соблюдении пользователем правильной дистанции от них) в сотни тысяч раз ниже установленных пороговых значений.
  • Микроволновые печи, отвечающие стандартам качества, не представляют опасности для здоровья.
  • Пока действуют ограничения в отношении доступа населения непосредственно к радарным установкам, радиоантеннам и базовым станциям мобильной связи, установленные предельные уровни воздействия радиочастотных полей не будут превышены.
  • Пользователи мобильных телефонов испытывают воздействие полей таких уровней, которые значительно превышают любые значения, регистрируемые в обычной среде обитания. Но, по-видимому, даже столь высокие уровни воздействия не приводят к пагубным последствиям для здоровья.
  • Многочисленные обследования подтвердили, что воздействие электромагнитных полей тех уровней, которые наблюдаются в среде обитания человека, очень незначительно.

Стандарты устанавливаются с целью защиты нашего здоровья. Широко известно о существовании стандартов для многих пищевых добавок, допустимой концентрации химических веществ в воде или концентрации веществ, загрязняющих воздух. Точно так же есть стандарты и в отношении электромагнитных полей, установленные с целью ограничения чрезмерного воздействия ЭМП, существующих в окружающей среде.

Кто вырабатывает руководящие принципы по допустимым уровням воздействия?

Страны самостоятельно устанавливают свои национальные стандарты в отношении допустимого воздействия ЭМП. Однако при формировании большинства национальных стандартов за основу были взяты руководящие принципы, разработанные Международной комиссией по защите от неионизирующей радиации (ICNIRP). Эта неправительственная организация, официально признанная ВОЗ, оценивает результаты научных исследований, проведенных по всему миру. На основании углубленного анализа имеющейся литературы ICNIRP разрабатывает руководящие принципы по допустимым уровням воздействия. Руководящие принципы подвергаются регулярному критическому рассмотрению и, по мере необходимости, обновляются.

Уровни ЭМП изменяются в зависимости от диапазона частот, и эта зависимость носит сложный характер. Перечисление всех значений для каждого стандарта и каждой частоты было бы затруднительно для понимания. Приведенная ниже таблица обобщает в сжатом виде рекомендации в отношении допустимых уровней воздействия в трех случаях, вызывающих особую обеспокоенность населения: воздействия электричества в домах, базовых станций мобильных телефонов и микроволновых печей. Эти руководящие принципы в последний раз обновлялись в апреле 1998 года.

Резюме руководящих принципов ICNIRP по допустимым уровням воздействия ЭМП

Промышленная частота, принятая в Европе Частота базовой станции мобильной связи Частота микроволновой печи
Частота 50 Гц 50 Гц 900 МГц 1.8 ГГц 2.45 ГГц
Электрическое поле (В/м) Магнитное поле (микротесла) Плотность мощности (Вт/м2) Плотность мощности (Вт/м2) Плотность мощности (Вт/м2)
Пороговые значения воздействия для обычного населения 5 000 100 4.5 9 10
Пороговые значения воздействия для людей определенных профессий 10 000 500 22.5 45

ICNIRP, EMF guidelines [Руководящие принципы по допустимым уровням воздействия ЭМП], Health Physics №74, 494-522 (1998 г.)

Рекомендуемые пороговые значения воздействия, принятые в некоторых странах бывшего Советского Союза и в западных странах, могут различаться в 100 и даже более раз. В связи с глобализацией торговли и стремительным внедрением телекоммуникаций во всем мире, возникает необходимость установления неких универсальных стандартов. Поскольку в настоящее время многие страны бывшего СССР работают над созданием новых стандартов, ВОЗ недавно объявила о глобальной инициативе по гармонизации рекомендуемых пороговых значений воздействия. Будущие стандарты будут основаны на результатах Международного проекта ВОЗ по электромагнитным полям.

Что лежит в основе руководящих принципов?

Важно отметить, что рекомендуемое пороговое значение само по себе не устанавливает четкую границу между тем, что безопасно и тем, что опасно. Не существует такого единого уровня, выше которого воздействие создает угрозу для здоровья. Напротив, потенциальный риск для здоровья человека возрастает постепенно, по мере увеличения уровней воздействия. В руководящих принципах указано, что, согласно имеющимся научным данным, воздействие ЭМП ниже определенного порогового значения не является опасным. Но из этого не следует автоматический вывод, что если воздействие превышает это определенное пороговое значение, оно непременно представляет опасность.

Тем не менее, для установления ограничений в отношении воздействия ученые, занимающиеся исследованиями, должны определить пороговый уровень, при котором начинают проявляться первые неблагоприятные последствия для здоровья. Поскольку для проведения экспериментов нельзя использовать людей, при составлении руководящих принципов приходится полностью полагаться на результаты опытов на животных. Незначительные изменения форм поведения животных при низких уровнях воздействия зачастую предшествуют более радикальным изменениям показателей здоровья при более высоких уровнях воздействия. Отклонение в поведении – это очень точный индикатор ответной биологической реакции, и оно было выбрано в качестве самого малозаметного неблагоприятного эффекта для здоровья. В руководящих принципах содержится рекомендация не допускать такие уровни воздействия ЭМП, при которых изменение форм поведения становится заметным.

Такой пороговый уровень воздействия с точки зрения изменения форм поведения не равен пороговому уровню, рекомендуемому в руководящих принципах. ICNIRP использует коэффициент безопасности, равный 10, при установлении допустимых предельных значений воздействия на людей определенных профессий, и коэффициент, равный 50, для расчета рекомендуемых предельных значений для обычного населения. Например, в диапазоне радиочастот и микроволновых частот, максимальные уровни, с которыми вы можете столкнуться в окружающей среде или у себя дома, по меньшей мере, в 50 раз ниже, чем те пороговые значения, при которых у животных проявляется изменение форм поведения.

Почему для людей определенных профессий установлены менее жесткие ограничения в отношении допустимого уровня воздействия, чем для обычного населения?

Лица, которые в силу своей профессии вынуждены испытывать воздействие полей – это взрослые люди, привыкшие работать в хорошо знакомых им условиях электромагнитных полей. Они прошли соответствующую подготовку, чтобы понимать потенциальные риски такой работы и принимать соответствующие меры предосторожности. В отличие от них, обычное население – это люди всех возрастов с разным состоянием здоровья. Во многих случаях обычные люди даже не осознают, что на них воздействуют ЭМП. Кроме того, не следует ожидать, что каждый человек будет принимать меры для того, чтобы избежать вредного воздействия полей или свести его к минимуму. Именно по этим причинам для обычного населения приняты более жесткие ограничения в отношении допустимого уровня воздействия, чем для людей, подвергающихся воздействию ЭМП в силу своей профессии.

Как было упомянуто выше, низкочастотные ЭМП индуцируют токи в организме человека (см. раздел «Краткое описание последствий для здоровья»). Но и различные биохимические реакции в самом организме человека также генерируют токи. Клетки и ткани не смогут распознать индуцированные токи, если они ниже этого фонового уровня. Вот почему в отношении низкочастотных полей в руководящих принципах по допустимым уровням воздействия закреплено, что уровень токов, индуцированных электромагнитными полями, должен быть ниже уровня токов, естественным образом генерируемых в организме человека.

Основной эффект от радиочастотной энергии состоит в нагревании тканей. Соответственно, пороговые значения воздействия радиочастотных и микроволновых полей установлены таким образом, чтобы предотвратить пагубные последствия для здоровья от локализованного или общего нагревания организма (см. «Краткое описание последствий для здоровья»). Соблюдение руководящих принципов гарантирует, что эффекты нагревания будут достаточно слабыми и, соответственно, неопасными.

Чего нельзя предусмотреть в руководящих принципах?

В настоящее время предположения о возможных долговременных неблагоприятных последствиях для здоровья не могут служить основанием для выпуска соответствующих руководящих указаний или стандартов. Если суммировать результаты научных исследований, совокупность всех доказательств не свидетельствует о том, что ЭМП вызывают долговременные пагубные последствия, например, раковые заболевания. Национальные и международные органы устанавливают и обновляют стандарты на основании самых последних научных знаний, чтобы защитить здоровье людей от общеизвестных неблагоприятных эффектов.

Руководящие принципы создаются в интересах некого «среднего» населения и не могут напрямую отвечать на запросы того меньшинства, которое, возможно, отличается более высокой чувствительностью. Например, руководящие принципы по допустимым уровням загрязнения воздуха не ориентированы на особые потребности людей больных астмой. Точно так же, руководящие принципы в отношении ЭМП не призваны защищать людей от воздействия, связанного с вживляемыми медицинскими электронными приборами, такими как кардиостимуляторы. Вместо этого, такие пациенты должны обращаться за советом по поводу того, как избежать возможного неблагоприятного воздействия, к производителям и врачам, вживляющим прибор.

Каковы типичные максимальные уровни воздействия в домашних условиях и в окружающей среде?

Некоторая информация практического характера поможет вам оценить приведенные выше значения уровней воздействия, установленные в международных руководящих принципах. Ниже в таблице вы найдете информацию о наиболее распространенных источниках ЭМП. Все приведенные значения – это максимально допустимые уровни для обычного населения. Уровень воздействия в вашем случае, вероятнее всего, будет гораздо ниже. Чтобы получить более подробную информацию об уровнях полей вокруг отдельных электроприборов, рекомендуем вам ознакомиться с разделом «Обычные уровни воздействия в домах и в окружающей среде».

Источник Типичный максимальный уровень воздействия для обычного населения
Электрическое поле (В/м) Индукция магнитного поля (микротесла)
Естественные поля 200 70 (магнитное поле Земли)
Мощность, потребляемая от сети в домах, расположенных не вблизи линий электропередач (ЛЭП) 100 0.2
Мощность, потребляемая от сети под крупными ЛЭП 10 000 20
Электропоезда и трамваи 300 50
Телевизоры и компьютерные мониторы (на правильном расстоянии от них) 10 0.7
Типичный максимальный уровень воздействия для обычного населения (Вт/м2)
Теле- и радиопередающие станции 0.1
Базовые станции мобильной связи 0.1
Радары 0.2
Микроволновые печи 0.5

Источник: Европейское региональное бюро ВОЗ

Как руководящие принципы применяются на практике, и кто контролирует этот процесс?

Ответственность за проверку уровней полей вокруг ЛЭП, базовых станций мобильной связи и других источников, доступ к которым обычного населения не ограничен, лежит на государственных учреждениях и местных органах власти. Они должны обеспечить соблюдение руководящих принципов.

Если речь идет об электронных приборах, за соблюдение стандартных ограничений отвечают производители. Однако, как было упомянуто выше, свойства большинства приборов таковы, что излучение от них гораздо ниже даже малозначимых величин воздействия. Кроме того, многие объединения потребителей регулярно проводят тестирование приборов. В случае, когда вы испытываете особую обеспокоенность или тревогу, рекомендуем вам напрямую связаться с производителем или направить запрос в местный орган общественного здравоохранения.

Опасны ли уровни воздействия выше установленных пороговых значений?

Совершенно не опасно съесть баночку клубничного джема до истечения срока годности. Но если вы съедите джем позже, производитель не гарантирует вам хорошее качество продукта. Однако обычно даже через несколько недель или месяцев после истечения срока годности употреблять джем в пищу совершенно безопасно. Аналогичным образом, руководящие принципы в отношении ЭМП гарантируют, что в пределах установленных пороговых значений воздействия не возникнет никаких общеизвестных пагубных последствий для здоровья. Значительный коэффициент безопасности использован при установлении того уровня, который, как общепризнано, вызывает пагубные последствия для здоровья. Поэтому даже если вы подверглись воздействию поля, сила которого в несколько раз превосходит определенное пороговое значение, воздействие на вас все равно будет в пределах безопасности.

В повседневных ситуациях большинство людей не подвергается воздействию ЭМП с превышением установленных пороговых значений. Обычные уровни воздействия гораздо ниже этих значений. Тем не менее, бывают случаи, когда человек подвергается в течение короткого периода времени воздействию, близкому или даже превосходящему рекомендуемые пороговые уровни. Согласно ICNIRP, воздействие радиочастотных и микроволновых полей следует усреднить по времени, чтобы понять кумулятивные эффекты. В руководящих принципах в отношении воздействия таких полей конкретно указано усреднение по времени (шесть минут), и специально упомянуто как допустимое кратковременное воздействие с превышением пороговых значений.

Напротив, в руководящих принципах в отношении воздействия низкочастотных электрических и магнитных полей нет усреднения по времени. Еще более усложняет картину наличие так называемого «фактора сопряжения». Под этим понимается взаимовлияние электрических и магнитных полей и тела, испытывающего их воздействие. Фактор сопряжения зависит от размера и формы тела, типа тканей и расположения тела в пространстве по отношению к полю. Руководящие принципы обязаны быть консервативными: ICNIRP всегда исходит из того, что между полем и человеком, испытывающим его воздействие, есть максимальное сопряжение. Поэтому рекомендуемые пороговые уровни обеспечивают максимальную защиту человека. Например, даже если уровни магнитного поля фена для сушки волос или электробритвы оказываются выше рекомендуемых значений, очень слабое сопряжение между полем и головой предотвращает индуцирование электрических токов, которые могли бы превысить установленные предельно допустимые уровни.

Основные положения

  • Выпускаемые ICNIRP руководящие принципы основаны на современных научных знаниях. Большинство стран используют это международное руководство для формирования своих национальных стандартов.
  • Стандарты в отношении низкочастотных ЭМП предусматривают, что уровень индуцированных токов должен быть ниже обычного уровня фоновых токов в организме человека. Стандарты для радиочастотных и микроволновых полей установлены на таком уровне, чтобы не допустить неблагоприятных последствий для здоровья от локализованного или общего нагревания организма.
  • Руководящие принципы не предусматривают защиту от возможного воздействия медицинских электроприборов.
  • Максимальные уровни воздействия в повседневной жизни обычно гораздо ниже рекомендуемых пороговых значений.
  • Благодаря значительному коэффициенту безопасности воздействие, превышающее установленные пороговые значения, необязательно окажется вредным для здоровья. Кроме того, усреднение по времени в отношении высокочастотных полей и допущение о максимальном сопряжении для низкочастотных полей еще более расширяют границы безопасности.

По мере поступления все новых данных научных исследований вероятность того, что воздействие ЭМП представляет серьезную угрозу для здоровья, уменьшается. Однако определенная неуверенность сохраняется. Некогда чисто научная дискуссия о том, как следует интерпретировать противоречивые данные, превратилась в обсуждение этого вопроса как важной общественной и политической проблемы.

Публичное обсуждение ЭМП сосредоточено на вопросах потенциального вреда таких полей и часто оставляет без внимания ту пользу, которая связана с технологическим использованием ЭМП. Без электричества наша жизнь замрет. Точно так же теле- и радиовещание стали очевидным фактом современной жизни. Крайне важно анализировать соотношение ценности и потенциальных угроз.

Охрана общественного здоровья

Международные руководящие принципы и национальные стандарты по безопасным уровням воздействия электромагнитных полей разрабатываются на основе современных научных знаний и призваны гарантировать, что те поля, с которыми приходится сталкиваться людям, не причинят вреда их здоровью. Чтобы учесть наличие некоторых неопределенностей в знаниях (например, по причине допущенных в экспериментах ошибок, экстраполяции данных с животных на человека или из-за статистической погрешности), при установлении пороговых значений допустимого воздействия используются значительные коэффициенты безопасности.

Руководящие принципы подвергаются регулярному критическому рассмотрению и, по мере необходимости, обновляются. С учетом существующих неопределенностей, соблюдение дополнительных мер предосторожности рекомендовано в качестве эффективного подхода, который можно взять на вооружение до тех пор, пока наука не пополнит наши знания о влиянии ЭМП на здоровье. Однако выбор конкретного подхода в отношении соблюдения предосторожности и степень его использования чрезвычайно зависит от силы доказательств наличия риска для здоровья, а также масштабов и характера возможных последствий. Меры предосторожности должны быть пропорциональны потенциальному риску.

Был разработан ряд стратегий по популяризации мер предосторожности в целях привлечения внимания к проблемам, вызывающим обеспокоенность в отношении общественного здоровья, гигиены труда и окружающей среды, а также безопасности в связи с химическими и физическими факторами риска.

Что рекомендуется делать, пока научные исследования в этой области продолжаются?

Одна из целей Международного проекта по ЭМП состоит в том, чтобы помочь национальным органам управления взвесить преимущества от использования технологий, основанных на ЭМП, и сопоставить их с возможным обнаружением риска для здоровья от их использования. Помимо этого ВОЗ выпустит рекомендации в отношении мер защиты, если в них возникнет необходимость. На завершение необходимых научных исследований, оценку их результатов и публикацию уйдет несколько лет. Тем временем Всемирная организация здравоохранения подготовила серию указанных ниже рекомендаций:

  • Строго соблюдать существующие национальные и международные стандарты безопасности: такие стандарты, основанные на современных знаниях, разрабатываются для защиты каждого человека с использованием значительного коэффициента безопасности.
  • Соблюдать простые меры защиты: заграждения, установленные вокруг источников сильных ЭМП, позволяют ограничить несанкционированный доступ на территории, где допустимые пороговые значения могут быть превышены.
  • Проводить консультации с местными органами власти и представителями общественности в отношении выбора места строительства новых ЛЭП и базовых станций мобильной связи: нередко при принятии решений о месте строительства требуется учитывать эстетические факторы и особенности восприятия ситуации общественностью. Открытый обмен информацией на стадии планирования может содействовать лучшему взаимопониманию и широкому одобрению строительства нового объекта.
  • Обмениваться информацией: эффективная система информации в области здравоохранения и обмен информацией между учеными, государственными органами, представителями промышленности и общественности может способствовать повышению уровня общей осведомленности о программах, связанных с воздействием ЭМП, и уменьшению недоверия и страхов.

Магнитное поле и его влияние на человека

Влияние магнитного поля на человека — дискуссионный вопрос. Наука до сих пор не имеет однозначных ответов, насколько выражены и длительны негативные эффекты для здоровья человека, который находится внутри поля. Кратковременные эффекты изучены гораздо лучше.

Международная комиссия по защите от неионизирующей радиации (ICNIRP) считает доказанным, что на человека воздействуют:

  • низкочастотные электрические поля;
  • низкочастотные магнитные поля;
  • поглощение энергии электромагнитных полей.

Воздействия подразделяются на прямые и косвенные.

Прямое воздействие низкочастотных электрических и магнитных полей влияет на распределение электрических зарядов на поверхности тела и вызывает внутри организма электрические токи, не обусловленные физиологией. Плотность индукционных токов неодинакова: с точки зрения физики, свойства разных тканей организма значительно отличаются.

Прямое воздействие поглощения энергии электромагнитного поля приводит к нагреву участка ткани, на который пришлось воздействие. Поглощение происходит неравномерно: одни ткани нагреваются в большей степени, другие в меньшей. Если частота поля до 100 кГц, изменения не регистрируются приборами, а если свыше, то разница может быть заметной.

Разные участки тела в большей степени поглощают электромагнитные поля разной частоты

  • Частота от 100 кГц до 20 МГц больше всего поглощается шеей и ногами, а на туловище приходится тем меньше поглощенной энергии, чем ее частота выше;
  • Поля частотой от 20 до 300 МГц поглощаются всем телом, особенно теми участками, где есть резонирующие полости (например, головой);
  • Поля частотой от 300 МГц до нескольких гигагерц поглощаются неоднородно, отдельными участками;
  • Частота свыше 10 ГГц поглощается на поверхности тела.

Рассчитать, какие ткани в большей степени подвергаются воздействию электромагнитного поля, можно с помощью удельного коэффициента поглощения ЭМП (SAR).

Коэффициент зависит от нескольких факторов:

  • характеристик самого поля: частоты, интенсивности, поляризации, расстоянии от источника до объекта воздействия;
  • характеристик тела: размера, анатомии, свойств различных тканей;
  • эффектов экранирования и отражения.

Для взрослого мужчины весом 73 кг и ростом 176 см в положении стоя частота резонансного поглощения составляет 70 МГц. Чем выше человек, тем ниже этот показатель. У низкорослых людей, детей, а также для сидящего человека значение частоты резонансного поглощения может быть выше 100 МГц. Если человек заземлен, значения снижаются вдвое.

Важно, какой именно прибор служит источником излучения: в ближней и в дальней зонах свойства излучения неодинаковы.

Статические магнитные поля, с точки зрения Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), могут значительно воздействовать на движущийся объект. Это не обязательно движение самого человека: даже когда организм находится в покое, у человека работают легкие, бьется сердце, течет кровь, есть перистальтика желудочно-кишечного тракта.

  • Ученые отмечали влияние на самочувствие людей поля мощностью от 2 Тл. Некоторые из испытуемых чувствовали металлический привкус во рту, тошноту, головокружение, видели вспышки света. Действие это временное, оно быстро проходит, когда человек выходит за пределы поля. Но если внутри поля приходится проводить какие-то высокоточные действия, это может сказаться на качестве их выполнения.
  • Поля мощностью свыше 8 Тл могут влиять на ионы электролитов в крови, и это может несколько затруднять кровоток. В результате может измениться сердечный ритм – от незначительных сбоев до возрастания риска аритмии и даже фибрилляции желудочков.

Для постоянного магнитного поля рекомендуемый средний уровень электромагнитного воздействия на рабочем месте в 200 мТл, а максимально допустимый — 2 Тл. Допустимым для долговременного воздействия считается 40 мТл.

Риски, связанные с воздействием магнитных полей

Научных данных, которые позволили бы утверждать, что поля с частотой до 100 кГц стимулируют развитие злокачественных опухолей, нет. Мнение о том, что низкочастотные (от 0 до 300 Гц) поля могут провоцировать начало лейкемии у детей, если те проживают вблизи ЛЭП, на сегодня опровергнуто.

  • Повреждение тканей, в результате которого наблюдаются нарушения в работе разных органов, включая нервную систему, доказано для значений плотности индукционного электрического тока 10-100 мА м
  • При плотности тока от 10 мА м и частоте поля до 1 кГц у некоторых из здоровых добровольцев снижалась частота сердечных сокращений, отмечались вспышки перед глазами. Эффекты были кратковременными.
  • Поля с частотой 100 кГц – 300 ГГц дают более заметный эффект: за 30 минут воздействия поля с SAR 1-4 Вт кг температура тела человека повышается заметно, но менее, чем на 1°C (порог, после которого заметны неблагоприятные эффекты). При интенсивности поля свыше 4 Вт кг-1 в опытах на животных наблюдалось нарушение терморегуляции, поэтому воздействие высокочастотных полей в производственных условиях рекомендуется ограничивать 0,4 Вт кг.

Последствия долгосрочных воздействий как сильных, так и слабых электрических и магнитных полей активно изучаются. Результатов серьезных эпидемиологических исследований или долговременных экспериментов на животных по этой теме до сих пор нет. Поэтому ВОЗ рекомендует придерживаться осторожной тактики и учитывать наличие электромагнитных полей при оценке условий труда.

Читайте также

Здоровье человека находится в прямой зависимости от состояния окружающей среды. Медицина утверждает, что чистый воздух входит в число главных факторов, улучшающих здоровье, повышающих иммунитет, способствующих долголетию.

Гистидин — это аминокислота, входящая в состав многих белков организма человека.

При вводе объектов строительства в эксплуатацию обязательно необходимо выполнить лабораторные микробиологические и паразитологические исследования питьевой воды и почвы на прилегающей к ним благоустроенной территории

Орган инспекции

  • Экспертиза сроков годности
  • Экспертиза проектов СЗЗ, ПДВ, ОВОС
  • Экспертиза проектов перепланировки

Электрические и магнитные поля непромышленной частоты на открытом распределительном устройстве Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ / МАГНИТНОЕ ПОЛЕ / ОТКРЫТОЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 500 / 220 И 110 КВ / ОБСЛУЖИВАЮЩИЙ ПЕРСОНАЛ / ELECTRIC FIELD / MAGNETIC FIELD / OUTDOOR SWITCHGEAR 500 / 220 AND 110 KV / MAINTENANCE PERSONNEL

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Окраинская Ирина Сергеевна, Сидоров Александр Иванович, Непопалов Валерий Николаевич

Приведены результаты измерения напряженности электрического поля и магнитной индукции в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц на открытых распределительных устройствах напряжением 500, 220, 110 кВ выполненных для оценки возможности вредного воздействия на обслуживающий персонал .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Окраинская Ирина Сергеевна, Сидоров Александр Иванович, Непопалов Валерий Николаевич

Влияние реконструкции открытого распределительного устройства 500 кВ на условия труда по фактору напряженности электрического поля

Оценка риска неблагоприятного воздействия электрического поля на персонал вблизи электроустановок сверхвысокого напряжения

Определение опасных зон в распределительных устройствах 10(6) кВ по условиям воздействия магнитной составляющей электромагнитного поля на персонал, обслуживающий подстанции 110/10(6) кВ

Оценка профессионального риска по фактору «Электрическое поле промышленной частоты»

Оценка параметров электромагнитных полей низкочастотного диапазона в электроустановках тягового электроснабжения

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ELECTRIC AND MAGNETIC NONINDUSTRIAL FREQUENCY FIELDS OF AN OUTDOOR SWITCHGEAR

The results of electric field intensity and magnetic induction measuring in the range of 5-2000 Hz on outdoor switchgears 500, 220, 110 kV are presented in this article. The measurements were accomplished for estimation of adverse effect to maintenance personnel possibility.

Текст научной работы на тему «Электрические и магнитные поля непромышленной частоты на открытом распределительном устройстве»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ НЕПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ НА ОТКРЫТОМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ

И.С. Окраинская, А.И. Сидоров, В.Н. Непопалов г. Челябинск, ЮУрГУ

ELECTRIC AND MAGNETIC NONINDUSTRIAL FREQUENCY FIELDS OF AN OUTDOOR SWITCHGEAR

I.S. Okrainskaya, A.I. Sidorov, V.N. Nepopalov Chelyabinsk, South Ural State University

Приведены результаты измерения напряженности электрического поля и магнитной индукции в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц на открытых распределительных устройствах напряжением 500, 220, 110 кВ выполненных для оценки возможности вредного воздействия на обслуживающий персонал.

Ключевые слова: электрическое поле, магнитное поле, открытое распределительное устройство 500, 220 и 110 кВ, обслуживающий персонал.

The results of electric field intensity and magnetic induction measuring in the range of 5-2000 Hz on outdoor switchgears 500,220,110 kV are presented in this article. The measurements were accomplished for estimation of adverse effect to maintenance personnel possibility.

Keywords: electric field, magnetic field, outdoor switchgear 500, 220 and 110 kV, maintenance personnel.

Электроустановки напряжением 500, 220 и 110 кВ являются источником низкочастотного электромагнитного поля, оказывающего неблагоприятное воздействие на обслуживающий их персонал. Электромагнитное поле на открытом распределительном устройстве (ОРУ) создается большим количеством источников, работающих на частоте 50 Гц, разнесенных в пространстве, с токами и напряжениями, сдвинутыми по фазе в разных источниках. Сформированное ими результирующее электромагнитное поле имеет сложный спектральный состав. Для оценки условий труда и организации защиты работников важна оценка вклада электромагнитных полей непромышленной (отличной от 50 Гц) частоты в электромагнитную обстановку на открытом распределительном устройстве.

Исследования спектрального состава электромагнитного поля на открытых распределительных устройствах напряжением 500, 220 и 110 кВ были проведены на подстанции «Шагол» Южно-Уральского предприятия магистральных электрических сетей.

Измерения проводились при помощи измерителя и анализатора электрического и магнитного полей ЕРА-300 NARDA (рис. 1).

Основные характеристики прибора приведены в таблице. Помимо измерения напряженности электрического и магнитного полей в диапазонах, указанных в таблице, прибор позволяет проводить спектральный анализ быстрым преобразованием Фурье и имеет встроенную индивидуальную память модулей измерения магнитного и электрического полей.

Рис. 1. Измеритель и анализатор электрического и магнитного полей EFA-300 NARDA

Основные характеристики измерителя и анализатора электрического и магнитного полей ЕРА-300 ЫАРМЭА

Диапазон частот, Гц Диапазон измерения, кВ/м Тип антенны Максимальная погрешность, %

5 . 2000 0,001 . 100 ±3

5 . 32000 0,001 . 100 Ненаправленная ±3

5 . 400 0,001 . 100 ±3

Результаты измерения действующего значения напряженности электрического поля в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц непосредственно на территории ОРУ 500 кВ (ячейка Троицкой ГРЭС ф. В) приведены на рис. 2.

Согласно данным, представленным на рис. 2, наибольший уровень электрического поля соответствует частоте 50 Гц и достигает 14141 В/м (рис. 2а), что существенно превышает предельно допустимый уровень 5000 В/м [1]. Некоторое увеличение уровня электрического поля отмечается в диапазоне от 100 Гц до 1000 Гц (рис. 2, б; 2, в) на частотах 150 Гц (54,44 В/м), 250 Гц (20,73 В/м), 350 Гц (18,19 В/м) 550 Гц (18,19 В/м) и 650 Гц (9,89 В/м) и объясняется, по-видимому, наличием

гармонических составляющих фазных токов. Уровень напряженности электрического поля, соответствующий частотам, отличным от 50 Гц, существенно меньше уровня поля на частоте 50 Гц. Так, например, уровень поля на частоте 150 Гц составляет только 0,39 % от уровня поля на частоте 50 Гц, на частоте 250 Гц — всего 0,15 % и т. д. Сказанное выше позволяет сделать вывод, что электрические поля непромышленной частоты не будут вносить существенный вклад в формирование электромагнитной обстановки на открытом распределительном устройстве.

Исследования уровней электромагнитного поля в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц для воздушных линий электропередачи напряжением 110,

Рис. 2. Напряженность электрического поля на ОРУ 500 кВ (ячейка Троицкой ГРЭС ф. В): а) напряженность электрического поля в диапазоне частот от 5 Гц до 100 Гц; б) напряженность электрического поля в диапазоне частот от 100 Гц до 500 Гц; в) напряженность электрического поля в диапазоне частот от 500 Гц до 1000 Гц; г) напряженность электрического поля в диапазоне частот от 1 кГц до 2 кГц

Рис. 2. Окончание

220 и 500 кВ [2] показали, что существуют различия в спектральном составе электромагнитного поля линий разного класса напряжения. Сопоставление напряженности электрического поля на частотах кратных 50 Гц для открытых распределительных устройств различного класса напряжения приведено на рис. 3, а-в.

Согласно данным рис. 3 на открытом распределительном устройстве напряжением 500 кВ наблюдается увеличение уровня электрического поля на частоте, соответствующей 3-й гармонической составляющей фазных токов (рис. 3, а), в то время как на ОРУ 220 кВ (рис. 3, б) в спектре напряженности электрического поля выделяются 3-я, 5-я и 7-я гармонические составляющие, а на ОРУ 110 кВ — 5-я, 7-я и 11-я гармоники (рис. 3, в). Это явление требует дополнительного изучения, направленного, прежде всего, на анализ степени загрузки трансформаторов, установленных на ОРУ, и характера нагрузки линий, отходящих от него.

Сопоставление уровней индукции магнитного поля на частотах кратных 50 Гц для открытых распределительных устройств различного класса напряжения приведено на рис. 4, а-в.

Согласно представленным на рис. 4 данным, уровень индукции магнитного поля на открытых распределительных устройствах 220 и 110 кВ может превышать уровень магнитной индукции на ОРУ 500 кВ. Уровень индукции магнитного поля на частоте 50 Гц как и в случае электрического поля существенно (на несколько порядков) превышает уровень индукции магнитного поля на частотах отличных от 50 Гц. Тем не менее даже на частоте 50 Гц предельно допустимый уровень магнитного поля (100 000 нТл для 8-часового воздействия) не превышен ни на одном открытом распределительном устройстве.

Чуть более высокий уровень по сравнению с соседними частотами наблюдается на открытом распределительном устройстве напряжением 500 кВ на частотах 150 Гц (28,75 нТл), 250 Гц (28,79 нТл) и 550 Гц (20,48 нТл), на ОРУ 220 кВ -на частотах 150 Гц (168,69 нТл), 250 Гц (106,78 нТл) и 650 Гц (63,68 нТл), а на ОРУ 110 кВ — как и на ОРУ 500 кВ — на частотах 150 Гц (36,71 нТл), 250 Гц (79,04 нТл) и 550 Гц (25,68 нТл).

Т” Т~ Г* Т~* Г* ’Г* ‘Г— Т“ Т“ Г» Т* Т“ г- г* т— Г“ г- ч- г- г* (N1

Магнитное поле и электромагнитное поле в чем разница

На улице, в офисах, дома и на рабочих местах окружающая нас естественная и искусственная среда генерирует электрические и магнитные силы разной величины. В связи с этим возникает два важных вопроса: (1) вызывает ли воздействие этих сил на человека какие-либо вредные последствия для здоровья, и (2) какие ограничения могут быть установлены, при попытке определить пределы (лимиты) «безопасной» экспозиции такого рода?

В этой статье рассматриваются статические электрические и магнитные поля. Описываются исследования, проведенные на работниках различных отраслей, а также на животных. Эти исследования не смогли продемонстрировать каких-либо ясно выраженных вредных биологических эффектов при тех уровнях экспозиции электрическим и магнитным полям, с которыми мы, обычно, сталкиваемся в повседневной деятельности. Тем не менее, в статье предпринята попытка обсудить усилия ряда международных организаций по выработке директив по защите рабочих и населения от любого потенциально опасного уровня экспозиции.

Определение терминов
Когда на объект, например электрический проводник, воздействует напряжение или электрический ток, то он (проводник) заряжается. При этом возникают силы, которые начинают воздействовать на заряды, расположенные вблизи от этого проводника. Можно выделить два типа сил: силы, возникающие из-за стационарных электрических зарядов и известные как электростатические силы, и силы, возникающие только при движении зарядов (электрического тока в проводнике) и известные как магнитная сила. Для описания существования и пространственного распределения этих сил физики и математики создали концепцию поля. Таким образом, говорят о поле силы, или просто об электрических и магнитных полях.

Термин » статический» описывает ситуацию, когда все заряды неподвижны в пространстве, или движутся как непрерывный поток. В результате, как заряд, так и плотность тока постоянны во времени. В случае с неподвижным зарядом, мы имеем электрическое поле, напряженность которого в любой точке пространства зависит от величины и геометрии всех зарядов. В случае с непрерывным током в контуре, мы имеем постоянные во времени электрическое и магнитное поля (статические поля), поскольку плотность заряда в любой точке контура не изменяется.

Электричество и магнетизм, это — явления, отличающиеся друг от друга до тех пор, пока заряды и ток статичны. В ситуации такой статики исчезает любая взаимосвязь между электрическими и магнитными полями, и поэтому их можно рассматривать по отдельности (в отличие от ситуации с изменяющимися во времени полями). Статические электрические и магнитные поля четко характеризуются непрерывной, независимой от времени напряженностью и соответствуют пределу нулевой частоты в диапазоне сверхнизких частот (ELF).

Статические электрические поля

Естественная и профессиональная экспозиция
Статические электрические поля создаются электрически заряженными телами, в которых электрический заряд индуцируется на поверхности объекта, находящегося внутри статического электрического поля. Как следствие, электрическое поле на поверхности объекта, особенно с малым радиусом (например, в точке) может быть больше, чем невозмущенное электрическое поле (то есть, поле, без присутствия в нем объекта). Поле внутри объекта может быть очень маленьким или нулевым. Электрические поля воспринимаются электрически заряженными объектами как сила. Например, на волосяной покров тела воздействует сила, которую человек может ощущать.

В среднем, поверхностный заряд Земли отрицателен, хотя верхние слои атмосферы несут в себе положительный заряд. Результирующее статическое электрическое поле около поверхности Земли имеет напряженность приблизительно 130 V/m. Это поле уменьшается по мере увеличения высоты, и его величина составляет приблизительно 100 V/m на высоте над уровнем моря 100 m, 45 V/m — на высоте 1 km, и менее 1 V/m — на 20 km. Реальные величины широко варьируются в зависимости от локального профиля температуры и влажности, и присутствия ионизированных примесей. Например, под грозовыми облаками, и по мере их приближения, происходят большие изменения поля на уровне Земли, поскольку, обычно, нижняя часть облака заряжена отрицательно, в то время как верхняя его часть содержит положительный заряд. Кроме того, между облаком и Землей существует свободное пространство. По мере приближения облака, поле на уровне Земли может сначала увеличиваться, а затем уменьшаться. При этом Земля становится заряженной положительно. Во время этого процесса, даже при отсутствии в этом месте молний, можно наблюдать поля от 100 V/m до 3 kV/ m. Полное изменение полей происходит очень быстро, в течение одной минуты, и большая напряженность поля может сохраняться на протяжении всей грозы. Обычные облака, так же, как и грозовые, содержат электрические заряды и, поэтому, сильно влияют на электрическое поле на уровне Земли. Большие, до 200%, отклонения от величины поля при ясной погоде могут возникать в случае тумана, дождя и естественно возникающих крупных и мелких ионов. Изменения электрического поля во время дневного цикла могут ожидаться даже при абсолютно ясной погоде. За эти суточные вариации, возможно, несут ответственность довольно регулярные изменения локальной ионизации, температуры или влажности, возникающие вследствие этого изменения в электрической проводимости атмосферы около Земли, а также механический перенос заряда локальным движением воздуха.

Стандартные уровни созданных человеком в офисах и домах электростатических полей колеблются в диапазоне от 1 до 20 kV/m. Эти поля часто возникают вокруг высоковольтного оборудования, например, телевизоров и мониторов (VDUs) или создаются трением. Линии передачи постоянного тока создают как статическое электрическое, так и магнитное поле и являются экономичным средством распределения энергии в условиях больших расстояний.

Статические электрические поля широко используются в таких отраслях промышленности, как химическая, текстильная, авиационная, бумажная, резиновая и транспорт.

Биологические эффекты
Экспериментальные исследования дают слишком незначительные биологические доказательства того, чтобы говорить о каких-либо вредных эффектах воздействия статических электрических полей на здоровье человека. Несколько проведенных на животных исследований также не добыли никаких данных, свидетельствующих о вредных генетических эффектах, росте опухолей, или воздействии полей на эндокринную или сердечно-сосудистую систему. (В таблице 49.9 дан обзор этих исследований на животных).

Таблица 49.9 Исследования на животных, подвергавшихся экспозиции статическим электрическим полям

Биологические объекты воздействия

Отмеченные эффекты

Условия экспозиции

Гематология и иммунология

Изменения во фракциях альбумина и глобулина в белках сыворотки у крыс.
Реакции неустойчивы

Нет существенных отличий в количестве клеток крови, белках крови или химии крови у мышей.

Непрерывная экспозиция полям от 2.8 до kV/m
В возрасте с 22 до 52 дней

Экспозиция полю 340 kV/m в течение 22 ч/день, всего 5,000 часов

Нервная система

Стимуляция существенных изменений, наблюдаемых на ЭЭГ крыс.
Однако нет ясных признаков устойчивых реакций

Нет существенных изменений в концентрации и степени использования различных нейротрансмиттеров в мозгу мужских особей крыс

Экспозиция электрическому полю с напряженностью до 10 kV/m

Экспозиция полю 3 kV/m в период до 66 часов

Поведение

Недавние, тщательно проведенные исследования предполагают отсутствие эффектов воздействия на поведение грызунов

Вызывание поведения дозо-зависимого избегания у мужских особей без влияния на ионы воздуха

Экспозиция полю с напряженностью до 12 kV/m

Экспозиция HVD электрическим полям в диапазоне 55 — 80 kV/m

Репродукция и развитие

Нет существенных различий в общем количестве потомства или проценте выживающих мышей

Экспозиция полю 340 kV/m 22 ч/день перед, во время и после беременности

Для оценки эффекта воздействия статического электрического поля на клетки не проводилось никаких исследований на живых организмах.

Теоретические расчеты предполагают, что статическое электрическое поле индуцирует заряд на поверхности тела людей, подвергающихся экспозиции. Этот заряд может ощущаться при его разрядке на заземленный объект. При достаточно высоком напряжении, воздух ионизируется и становится способным проводить электрический ток, например, между заряженным объектом и заземленным человеком. Пробивное напряжение зависит от ряда факторов, к которым, в частности, относятся форма заряженного объекта и атмосферные условия. Стандартная величина соответствующей напряженности электрического поля находится в диапазоне от 500 до 1200 kV/m.

Отчеты, поступающие из некоторых стран, свидетельствуют о том, что ряд операторов мониторов перенесли кожные расстройства. Однако точная взаимосвязь этих расстройств с работой у монитора непонятна. Было высказано предположение о том, что статические электрические поля на рабочих местах с мониторами могут являться возможной причиной кожных расстройств. Существует также возможность того, что в возникновении кожных расстройств «замешан» электростатический заряд оператора. Однако какая-либо взаимосвязь между электростатическими полями и кожными расстройствами все еще должна рассматриваться только как гипотеза, основанная на доступных результатах исследований.

Измерение, предупреждение и стандарты экспозиции
Измерения напряженности статического электрического поля могут быть ограничены измерениями напряжения или электрических зарядов. Можно приобрести несколько электростатических вольтметров, которые позволяют проводить точные измерения электростатических источников или других источников с высоким импедансом (полным сопротивлением) без физического контакта. Для уменьшения отклонений (low drift) в показаниях приборов можно использовать электростатический прерыватель, а для точности измерений и нечувствительности прибора к расхождению между зондом и поверхностью можно применять отрицательную обратную связь. В некоторых случаях во время измерения электростатический электрод «проверяет» поверхность через маленькое отверстие в основании сборки зонда. Прерванный сигнал переменного тока, индуцированный на этом электроде, пропорционален разности напряжений проверяемой поверхности и сборки зонда. Адаптеры градиента (Gradient adapters) также используются в качестве дополнения к электростатическим вольтметрам и позволяют применять их для измерения напряженности электростатического поля. При этом возможно прямое считывание (в вольтах на метр) разницы
между проверяемой поверхностью и заземленной пластиной адаптера.

Не существует надежных данных, которые могли бы выступить в роли директив для разработки основных лимитов экспозиции человека статическим электрическим полям. В принципе, лимиты экспозиции могут быть выведены из показателя минимального пробойного напряжения в воздухе. Однако напряженность поля, воздействующая на человека в электростатическом поле, изменяется в зависимости от ориентации и формы тела. Это должно приниматься во внимание при попытке создать приемлемый лимит напряженности.

Пороговые значения лимитов (TLVs) были рекомендованы Американской конференцией правительственных промышленных гигиенистов (ACGIH 1995). Эти значения относятся к максимальной напряженности статического электрического поля на незащищенном рабочем месте, которая представляет собой условия, в которых практически все рабочие могут неоднократно подвергаться экспозиции без вредных для здоровья последствий. В соответствии с рекомендациями ACGIH, профессиональная экспозиция не должна превышать напряженности статического электрического поля, равной 25 kV/m. Это значение должно использоваться как руководство в контроле экспозиции и, из-за индивидуальной чувствительности, не должно рассматриваться как четкая граница между безопасными и опасными уровнями. (Этот лимит относится к напряженности полей в воздухе, вдали от поверхности проводников, где искровые разряды и контактные токи могут представлять серьезную опасность, и может использоваться для ограничения как частичной, так и полной экспозиции тела.) Необходимо устранить незаземленные объекты, заземлить их или использовать изолирующие перчатки для обращения с незаземленными объектами. Осторожность диктует использование защитных приспособлений (например, костюмов, перчаток и изоляции) во всех полях, превышающих 15 kV/m.

По мнению ACGIH, существующей информации о реакциях человека и возможных биологических эффектах воздействия статических электрических полей недостаточно для разработки надежных пороговых значений лимитов взвешенной по времени средней экспозиции. Рекомендуется, чтобы, при отсутствии специальной информации по электромагнитной интерференции, предоставляемой производителем, экспозиция пользователей пейсмекеров и других электронных медицинских приборов поддерживалась на уровне не более 1 kV/m.

В Германии, в соответствии со стандартом DIN, профессиональная экспозиция не должна превышать напряженности статического электрического поля 40 kV/m. Для кратковременной экспозиции (до двух часов в день) разрешено использование более высокого лимита, равного 60 kV/m.

В 1993 году Национальный Совет по радиологической защите (NRPB 1993) дал совет по приемлемым ограничениям экспозиции людей электромагнитным полям и излучению. Эти ограничения охватывают как статические электрические, так и магнитные поля. В документе NRPB описаны уровни исследований по сравнению значений измеренных величин поля для определения того, достигнуто ли их соответствие основным лимитам. Если поле, воздействию которого подвергается человек, превышает соответствующий уровень исследования, то необходимо проверить его (поля) соответствие основным ограничениям. Факторы, которые могут учитываться при такой оценке, включают в себя, например, эффективность соединения человека с полем, пространственное распределение поля в объеме, занятом человеком, и длительность экспозиции.

По мнению NRPB, невозможно рекомендовать базовые ограничения для предотвращения возникновения прямых эффектов воздействия статических электрических полей на человека. Дается только рекомендация по предупреждению возникновения раздражающих эффектов прямого восприятия поверхностного электрического заряда и косвенных эффектов, например, электрического шока. Для большинства людей раздражающее восприятие поверхностного электрического заряда, ощущающееся прямо на теле, не возникает во время экспозиции статическому электрическому полю с напряженностью менее чем 25 kV/m, то есть такой же, как напряженность поля, рекомендованная ACGIH. Во избежание искровых разрядов (косвенных эффектов), вызывающих стресс, NRPB рекомендует ограничить контактные постоянные токи силой менее 2 mA. Электрический шок от источника с низким полным сопротивлением может быть предотвращен за счет создания процедур обеспечения электрической безопасности, соответствующих такому оборудованию.

Статические магнитные поля

Естественная и профессиональная экспозиция
Тело относительно прозрачно для статических магнитных полей. Такие поля взаимодействуют непосредственно с магнитно-анизотропными материалами (показывающих свойства с разными значениями при измерении вдоль осей в разных направлениях) и движущимися зарядами.

Естественное магнитное поле является суммой внутреннего поля, связанного с действием Земли как постоянного магнита, и внешнего поля, генерируемого в окружающей среде такими факторами, как солнечная активность или атмосферные помехи. Внутреннее магнитное поле Земли возникает из-за электрического тока, протекающего по верхнему слою земного ядра. Существуют значительные локальные различия в напряженности этого поля, средняя величина которого варьируется от, приблизительно, 28 A/m на экваторе (соответствуя плотности магнитного потока около 35 mT в немагнитном материале типа воздуха) до, примерно, 56 A/m на геомагнитных полюсах (что соответствует примерно 70 mT в воздухе).

Искусственные поля на много порядков сильнее полей естественного происхождения. Искусственные источники статического магнитного поля включают в себя все устройства, имеющие провода, переносящие прямой ток. К ним относятся многие виды промышленных устройств и оборудования.

В линиях передач энергии постоянного тока статические магнитные поля создаются движущимися зарядами (электрическим током) в двухпроводной линии. Для воздушной линии, плотность магнитного потока на уровне земли составляет, примерно, 20 mT при линии

Технологические процессы

Уровни экспозиции

Энергетические технологии

Реакторы термоядерного синтеза

Краевые поля до 50 mT в зонах, доступных персоналу.
Менее 0.1 mT за пределами реакторного участка

Магнитогидродинамические системы

Приблизительно 10 mT на расстоянии примерно 50 m;
100 mT только на расстоянии более 250 m

Сверхпроводящие системы хранения магнитной энергии

Краевые поля до 50 mT в местах, доступных операторам

Сверхпроводящие генераторы и линии передач

Краевые поля проектируются так, чтобы быть меньше 100 mT

Исследовательские сооружения

Пузырьковые камеры

Во время замены кассет с пленкой, поле составляет примерно 0.4-0.5 T на уровне ног и примерно 50 mT на уровне головы

Сверхпроводящие спектрометры

Около 1 T в местах, доступных для операторов

Ускорители частиц

Персонал редко попадает под воздействие поля, поскольку исключен из зоны высокого излучения.
Исключения возникают только во время обслуживания оборудования/ремонта

Блок разделения изотопов

Краткая экспозиция полям до 50 mT
Обычно, уровни поля менее 1 mT

Промышленность

Производство алюминия

Уровни до 100 mT в местах, доступных операторам

Электролитические процессы

Средний и максимальный уровень поля примерно 10 и 50 mT соответственно

Производство магнитов

2-5 mT на руках у рабочего; в диапазоне 300 — 500 mT на уровне грудной клетки и головы

Медицина

Получение изображения методом ядерного магнитного резонанса и спектроскопия

Неэкранированный 1-T магнит создает поле примерно 0.5 mT на расстоянии 10 m, а неэкранированный 2-T магнит создает такую же экспозицию на расстоянии 13 m

Биологические эффекты
Свидетельства, полученные в ходе экспериментов с лабораторными животными, говорят о том, что при плотности статического магнитного потока, равной или меньше 2 T, не наблюдается существенных эффектов воздействия поля на многие факторы развития, поведения или физиологии. Исследования на мышах также не выявили какого-либо ущерба для утробного плода при экспозиции магнитным полям, не превышающим 1 T.

Теоретически, в сильном магнитном поле магнитные эффекты могут задерживать протекание крови и вызывать подъем кровяного давления. Сокращение кровотока, максимально, на несколько процентов может ожидаться при 5 T, но при 1.5 T подобное сокращение у исследовавшихся людей замечены не были.

Некоторые исследования на рабочих, занятых в производстве постоянных магнитов, выявили различные субъективные симптомы и функциональные расстройства: раздражительность, усталость, головную боль, потерю аппетита, брадикардию (замедленное сердцебиение), тахикардию (ускоренное сердцебиение), пониженное кровяное давление, измененную ЭЭГ, зуд, жжение и онемение. Однако недостаточный статистический анализ и оценка влияния физических или химических опасностей в рабочей среде значительно уменьшают достоверность этих отчетов и затрудняют их оценку. Хотя исследования и не дают результата, они все же предполагают, что, если в действительности и возникают долгосрочные эффекты, то они очень незначительны. Также не было отмечено никаких реальных кумулятивных эффектов.

У людей, подвергавшихся воздействию магнитного потока плотностью 4T, отмечалось возникновение сенсорных эффектов, связанных с движением в поле. К таким эффектам относились, например, вертиго (головокружение), чувство тошноты, металлический привкус во рту и магнитные ощущения при движении глаз или головы. Однако два эпидемиологических исследования совокупных данных о состоянии здоровья рабочих, хронически подвергавшихся воздействию статического магнитного поля, не смогли выявить какие-нибудь значительные последствия этой экспозиции для здоровья. Данные о состоянии здоровья 320 рабочих были получены на предприятиях, использующих большие электролитические камеры для процессов химического разделения. Средний уровень статического поля в рабочей среде составлял 7.6 mT, а максимальное поле достигало 14.6 mT. Небольшие, но в пределах нормы, изменения в количестве лейкоцитов были обнаружены у группы, подвергшейся экспозиции, в отличие от 186 человек контрольной группы. Ни одно из наблюдавшихся временных изменений кровяного давления или других показателей крови не было сочтено проявлением серьезного вредного эффекта, связанного с экспозицией магнитному полю. В другом исследовании оценивалась частота случаев заболевания у 729 рабочих, подвергавшихся профессиональной экспозиции статическим магнитным полям. Контрольная группа состояла из 792 не подвергавшихся экспозиции рабочих, которые совпадали по возрасту, расе и социально-экономическому статусу с представителями первой группы. Диапазон экспозиции магнитному полю варьировался от 0.5 mT для продолжительных промежутков времени до 2 T для периодов в несколько часов. Никаких статистически важных изменений в частоте случаев заболевания 19 видами болезней в группе, подвергавшейся экспозиции, по сравнению с контрольной группой, не наблюдалось. Никаких различий в уровне заболеваемости не было выявлено и в подгруппе из 198 рабочих, которые подвергались воздействию поля 0.3 T или больше на один час и долее, по сравнению с остальными участниками группы или соответствующими представителями контрольной группы.

Отчет по обследованию рабочих алюминиевой промышленности описывал возрастание уровня смертности от лейкемии. Хотя это эпидемиологическое исследование выявило повышенный риск рака для людей, непосредственно связанных с производством алюминия, где рабочие подвергаются воздействию больших статических магнитных полей, на сегодняшний день, не существует очевидных свидетельств для определения того, какие точно канцерогенные факторы рабочей среды ответственны за это. Процесс, применяющийся для выделения алюминия из руды, создает жидкие продукты перегонки угля, летучие смолы, фтористые испарения, оксиды серы и углекислый газ. Некоторые из этих соединений могут быть более вероятными кандидатами на создание вызывающих рак эффектов, чем экспозиция магнитному полю.

В исследовании, проведенном среди рабочих алюминиевой промышленности Франции, смертность от рака и совокупная смертность (от всех возможных причин) весьма незначительно отличались от смертности, наблюдавшейся среди всего мужского населения Франции (Мюр (Mur) и др. 1987).

Другой негативный результат, связывающий экспозицию магнитным полям с возможным раковым исходом, получен от изучения группы рабочих хлорощелочной установки, где постоянные токи силой 100 kA DC, применявшиеся для электролитического производства хлорина, вызывали увеличение плотности статических магнитных потоков на рабочих местах с 4 до 29 mT. Полученное в итоге наблюдений число случаев рака у этих рабочих за 25-летний период незначительно отличалось от ожидаемого результата.

Измерение, предупреждение и стандарты экспозиции
В течение последних тридцати лет измерения магнитного поля прошли большой путь развития. Прогресс в технике сделал возможным создание новых методов измерений и совершенствование старых.

Два наиболее популярных вида «зондов» для магнитного поля, это — экранированная катушка и зонд Холла (Hall probe). Большинство коммерчески доступных измерителей магнитного поля используют один из этих зондов. В последнее время, в качестве сенсоров для магнитных полей предлагаются другие полупроводниковые приборы, а именно, биполярные и FET транзисторы. Они предлагают некоторые преимущества по сравнению с зондом Холла: более высокую чувствительность, большее пространственное разрешение и более широкую частотную реакцию.

Основой техники проведения измерений с использованием ядерного магнитного резонанса (NMR) является определение резонансной частоты тестового образца в магнитном поле, которое должно быть измерено. Это — абсолютное измерение, которое может быть выполнено с очень высокой точностью. Измерительный диапазон этого метода колеблется от 10 mT до 10 T без определенных ограничений. При измерениях поля методом протонного магнитного резонанса точность

Характеристики экспозиции

Плотность магнитного потока

Профессиональная

Целый рабочий (средняя взвешенная по времени)

200 mT

Максимальное значение

Конечности

Население

Непрерывная экспозиция

40 mT

Случающийся время от времени доступ населения в специальные сооружения с плотностью магнитного потока, превышающей 40 mT, может быть разрешен только при соответствующим образом контролируемых условиях и гарантиях того, что не будут превышены лимиты профессиональной экспозиции.

Лимиты экспозиции ICNIRP были разработаны для гомогенного (однородного) поля. Для негомогенных (неоднородных) полей (вариации внутри поля) средняя плотность магнитного потока должна измеряться для площади 100

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *