Неионизирующие излучения. Электромагнитное загрязнение биосферы: опасность, оценка, технические средства защиты

Узнать стоимость написания работы

Неионизирующие излучения. Электромагнитное загрязнение биосферы: опасность, оценка, технические средства защиты


Введение

С развитием электроэнергетики, радио- и телевизионной техники, средств связи, электронной офисной техники, специального промышленного оборудования и др. появилось большое количество искусственных источников электромагнитных полей, что обусловило интенсивное «электромагнитное загрязнение» среды обитания человека.

Длительное воздействие этих полей на организм человека вызывает нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечнососудистой систем, что выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, сильных болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса.


1. Источники ЭМП

Электромагнитные поля окружают нас постоянно. Однако человек различает только видимый свет, который занимает лишь узкую полоску спектра электромагнитных волн - ЭМВ. Глаз человека не различает ЭМП, длина волны которых больше или меньше длины световой волны, поэтому мы не видим излучений промышленного оборудования, радаров, радиоантенн, линий электропередач и др. Все эти устройства, как и многие другие, использующие электрическую энергию, излучают так называемые антропогенные ЭМП, которые вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную и изменчивую электромагнитную обстановку.

По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами. Физические причины существования ЭМП связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле И, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле. Обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга.


Векторы Е и Н бегущей ЭМВ в зоне распространения всегда взаимно перпендикулярны. При распространении в проводящей среде они связаны соотношением

где со - частота электромагнитных колебаний; у - удельная проводимость вещества экрана; \i - магнитная проницаемость этого вещества; к - коэффициент затухания; R - расстояние от входной плоскости экрана до рассматриваемой точки.

ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц ЭМП «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн. Например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне.

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны к. Источник, генерирующий излучение, то есть создающий электромагнитные колебания, характеризуется частотой f. Международная классификация электромагнитных волн по частотам приведена в табл. 1.


Таблица 1. Международная классификация электромагнитных волн по частотам

№ диапазона Диапазон радиочастот Границы диапазона Диапазон радиоволн Границы диапазона
1 Крайне низкие, КНЧ 3-30 Гц Декамегаметровые 100-10 мм
2 Сверхнизкие, СНЧ 30-300 Гц Мегаметровые 10-1 мм
3 Инфракрасные, ИНЧ 0,3-3 кГц Гектокилометровые 1000-100 км
4 Очень низкие, ОНЧ 3-30 кГц Мириаметровые 100-10 км
5 Низкие частоты, НЧ 30-300 кГц Километровые 10-1 км
6 Средние, СЧ 0,3-3 МГц Гектометровые 1-0,1 км
7 Высокие частоты, ВЧ 3-30 МГц Декаметровые 100-10 м
8 Очень высокие, ОВЧ 30-300 МГц Метровые 10-1 м
9 Ультравысокие, УВЧ 0,3-3 ГГц Дециметровые 1-0,1 м
10 Сверхвысокие, СВЧ 3-30 ГГц Сантиметровые 10-1 см
11 Крайне высокие, КВЧ 30-300 ГГц Миллиметровые 10-1 мм
12 Гипервысокие, ГВЧ 300-3000 ГГц Децимиллиметровые 1-0,1 мм

Особенностью ЭМП является его деление на «ближнюю» и «дальнюю» зоны. На практике в «ближней» зоне - зоне индукции на расстоянии от источника г < К ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату г2 или кубу г3 расстояния. Поле в зоне индукции служит для формирования электромагнитной волны. «Дальняя» зона - зона сформировавшейся электромагнитной волны, в которой интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника г'1. Граница «ближней» и «дальней» зоны представлена на рис. 3.


Согласно теории ЭМП «ближняя» находится на расстоянии, где- длина волны и определяется из соотношения

, где с - скорость распространения волны, f - частота электромагнитных колебаний. «Дальняя» зона, или зона распространения находится на расстоянии.

В зоне индукции еще не сформировалась бегущая волна, вследствие чего Е и Н не зависят друг от друга, поэтому нормирование в этой зоне ведется как по электрической, так и по магнитной составляющей поля. Это характерно для ВЧ-диапазона. В зоне излучения ЭМП характеризуется электромагнитной волной, наиболее важным параметром которой является плотность потока мощности.

В «дальней» зоне излучения принимается Е = 377Н, где 377 - волновое сопротивление вакуума, Ом. В российской практике санитарно-гигиенического надзора на частотах выше 300 Мгц в «дальней» зоне излучения обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии или плотность потока мощности - S, Вт/м2. За рубежом ППЭ обычно измеряется для частот выше 1 ГГц. ППЭ характеризует величину энергии, теряемой системой за единицу времени вследствие излучения электромагнитных волн.

2. Природные источники ЭМП

Природные источники ЭМП делятся на 2 группы. Первая - поле Земли: постоянное магнитное поле. Процессы в магнитосфере вызывают колебания геомагнитного поля в широком диапазоне частот: от 10"5 до 102 Гц, амплитуда может достигать сотых долей А/м. Вторая - радиоволны, генерируемые космическими источниками. В силу относительно низкого уровня излучения от космических радиоисточников и нерегулярного характера воздействия их суммарный эффект поражения биообъектов незначителен.

Человеческое тело также излучает ЭМП с частотой выше 300 ГГц с плотностью потока энергии порядка 0,003 Вт/м2. Если общая площадь поверхности среднего человеческого тела 1,8 м2, то общая излучаемая энергия составляет примерно 0,0054 Вт.

3. Антропогенные источники ЭМП

Антропогенные источники ЭМП в соответствии с международной классификацией также делятся на 2 группы. Первая - источники, генерирующие крайне низкие и сверхнизкие частоты от 0 Гц до 3 кГц. Вторая - источники, генерирующие от 3 кГц до 300 ГГц, включая микроволны в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц.

К первой группе относятся в первую очередь все системы производства, передачи и распределения электроэнергии.

Источником электрических полей промышленной частоты являются, например, токоведущие части действующих электроустановок: линии электропередач, трансформаторные подстанции, электростанции, индукторы, конденсаторы термических установок, фидерные линии, генераторы, трансформаторы, электромагниты, соленоиды, электро- и кабельная проводки, металлокерамические магниты, офисная электро- и электронная техника, транспорт на электроприводе и др. В различных технологиях электромагнитная энергия высокочастотного и сверхвысокочастотного диапазонов в основном используется для процессов электротермии, то есть для нагрева материала в самом ЭМП. Данное направление является перспективным, так как оно обеспечивает большие скорости и качество обработки материалов, экологически и экономически эффективно. Это объясняется тем, что в ЭМП разогрев материала на атомном и молекулярном уровнях происходит во всем объеме сразу за счет электрических потерь, в то время как температура окружающей среды остается практически без изменения.

Вторую группу составляют функциональные передатчики, различное технологическое оборудование, использующее СВЧ-излучение, переменные и импульсные магнитные поля, медицинские терапевтические и диагностические установки, бытовое оборудование, средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках.

4. Нормирование ЭМП

Применение новых технологических процессов и радиоэлектронных систем и устройств, излучающих электромагнитную энергию в окружающую среду, создает и ряд трудностей, связанных с отрицательным воздействием ЭМИ на организм человека. Установлено, что этот вид энергии воздействует на весь организм в целом, вызывая его перегрев под влиянием переменного поля, а также отрицательно влияет и на отдельные системы организма. Данные об условиях облучения на рабочих местах некоторых специальностей приведены в табл. 2.

Таблица 2. Интенсивность ЭМИ на рабочих местах ряда специальностей

Производственный процесс Основные источники излучения Интенсивность облучения персонала, мкВт/см2
Регулировка, настройка и испытание комплекса РЛС в выпускных цехах заводов и ремонтных мастерских Антенные системы 1000 и более
Регулировка, настройка и испытание комплекса РЛС в условиях полигона Антенные системы 500 и более
Регулировка, настройка и испытание отдельных СВЧ-узлов, блоков и приборов Катодные выводы маг­нетрона, волноводо-коак-сиальные переходы и др. до 1000
Научно-исследовательские работы Антенные устройства, генераторные блоки, СВЧ-приборы и др. до 1000
Эксплуатация РЛС на аэ­родромах гражданской авиа­ции Антенные системы 100-1000
Эксплуатация СВЧ-аппа-ратов в некоторых областях народного хозяйства, в том числе физиотерапевтические кабинеты Разные антенные сис­темы, генераторные бло­ки, излучатели и др. 1-2000
Контрольно-измерительные работы в экранированных по­мещениях Генераторные блоки, разные антенные систе­мы 5-50 (сложные ЭМП)

Нормирование ЭМИ проводится в соответствии с нормативными документами и справочными данными. В табл. 3 приведены значения допустимой напряженности Е и Н и энергетической нагрузки электромагнитного поля на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессиональное воздействием ЭМП. Указанные значения не должны превышаться в течение рабочего дня.

Так, напряженность ЭМП радиочастот на рабочих местах не должна превышать по электрической составляющей 20 В/м в диапазоне частот 100 кГц - 30 МГц и при f = 30-300 МГц; по магнитной составляющей предельная напряженность Нпред = 5 А/м при f = 100 кГц - 1,5 МГц. В диапазоне СВЧ f = 300-300000 МГц допустимая плотность потока мощности при длительности облучения т0бл в течение всего рабочего дня составляет 10 мкВт/см2; при 50бл = 2 ч - 100 мкВт/см2; при т0бл = 15-20 мин - 1000 мкВт/см2.

Таблица 3. т непредельно допустимые уровни напряженности и энергетической нафузки ЭМП, мкВт/см2

Диапазон частот, МГц Допустимая напряженность поля Нормативная энергети­ческая нагрузка, Втч/м2 (мкВтч/см2) Дополнения
электричес­кая, Вт/м магнитная, А/м
6х10'2-3 3-30 30-50 50-300 6х10"2-1,5 30-50 50 20 10 5

5

0,3

Допускается превыше­ние уровней в два раза при времени воздействия не более 0,5 рабочего дня
2 (200) Кроме случаев облуче­ния от вращающихся и сканирующих антенн.
300-3x1О5 20 (2000) Облучение от вращаю­щихся и сканирующих ан­тенн с частотой 1 Гц и скважностью не менее 50.
20 (2000) Последовательное или одновременное облуче­ние в непрерывном или прерывистом (от вра­щающихся и сканирующих антенн) режимах.

В остальное рабочее время интенсивность облучения не должна превышать 10 мк Вт/см2.

В случае непрерывного облучения от вращающихся и сканирующих ан­тенн ПДУ облучения составляет 100 мкВт/см2 при воздействии в течение 8 часов и 1000 мкВт/см2 при облучении до 2 ч/сут.

Для лиц, профессионально не связанных с облучением, и для населе­ния в целом ППМ не должен превышать 1 мкВт/см2.

5. Основные виды средств коллективной и индивидуальной защиты от ЭМП

В зависимости от условий воздействия ЭМП, характера и местонахож­дения источника излучения могут быть использованы следующие способы и методы защиты: защита временем и расстоянием, снижение интенсивности излучения источника, экранирование источника, защита рабочего места от излучения, применение средств индивидуальной защиты.

Защита временем

Способ применяется в тех случаях, когда отсутствует возможность уменьшить напряженность ЭМП до ПДУ. Допустимое время определяется как

где th1,2 - гиперболический тангенс.

Защита расстоянием. Способ используется, если нельзя снизить интенсивность облучения другими методами. Является наиболее эффективным.

Для диапазона ДВ, СВ, KB и УКВ расстояние определяется как

где р - средняя выходная мощность, Вт; G - коэффициент направленности антенны; Едоп,_ допустимая напряженность электрического поля, В/м.

Для диапазона СВЧ

Метод уменьшения мощности излучения

Осуществляется непосредственной регулировкой передатчика; его заменой на менее мощный применением специальных устройств - аттенюаторов, которые поглощают, отражают или ослабляют передаваемую энергию на пути от генератора к антенне.

Способы экранирования источника

Основными видами средств коллективной защиты являются экранирующие устройства - составные части электрической установки, предназначенные для защиты персонала в открытых распределительных устройствах и на воздушных линиях электропередач.

Конструктивно экранирующие устройства оформляются в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических канатов, прутков, сеток или пластин из резины. Экранирующие устройства должны иметь антикоррозионное покрытие и быть заземлены.

Экраны бывают поглощающие или отражающие электромагнитную энергию. Выбор конструкции экранов зависит от характера технологического процесса, мощности источника и диапазона волн. Коэффициент экранирования равен

гдеили- эффективность экранирования; Е и Н – без крана; ЕэиНэ-с экраном.

Наряду со стационарными и переносными экранирующими устройствами применяют индивидуальные экранирующие комплекты. В состав экранирующих комплектов входят: спецодежда из металлизированной ткани, средства защиты головы, рук и лица.

6. Безопасность лазерного излучения

Особое место среди источников ЭМИ занимают лазерные установки. В промышленности применяются лазерные установки, работающие в диапазонах длин волн от ИК до рентгеновского. Лазерная технология, например, обработка материалов лазерным излучением, позволяет осуществлять сварку материалов, сверление, резку и т.д.

Благодаря своим уникальным свойствам, эти устройства также широко используются в научных исследованиях: в физике, химии, биологии и др. и в практической медицине: хирургия, офтальмология и др.

Лазер - это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного излучения. В нем происходит преобразование различных видов энергии в энергию лазерного излучения. Плотность мощности излучения лазерных установок достигает 1011-1014 Вт/см2, а для испарения большинства материалов достаточно 10э Вт/см2. Для сравнения: плотность солнечного излучения 0,15-0,25 Вт/см2. Поэтому серьезную опасность представляет не только прямое, но и диффузионно отраженное лазерное излучение. Проявляются и сопутствующие факторы: ЭМП, высокое напряжение, аэрозоли от возгона веществ в зоне действия луча.

Существуют газовые лазеры, жидкостные и твердотельные, которые в свою очередь делятся на непрерывного и импульсного действия. Классификация лазеров по степени опасности генерируемого излучения, требования к конструкции лазерных установок и технологическим процессам с использованием таких установок приведены в.

В основу классификации лазеров положена степень опасности лазерного излучения для обслуживающего персонала:

класс I - выходное излучение не опасно для глаз;

класс II - опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;

класс III - опасно для глаз прямое, зеркально, а также диффузионно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

класс IV - опасно для кожи диффузионно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Биологические эффекты от действия луча лазера на живые ткани заключаются в термическом, энергетическом, фотохимическом и механическом воздействии, а также электрострикции и образовании в пределах клетки микроволнового ЭМП. Эти воздействия нарушают жизнедеятельность как отдельных органов, так и организма в целом. Выделяют два механизма: первичный и вторичный. Первичный механизм проявляется в виде органических изменений в облучаемых тканях. Вторичный механизм проявляется как реакция организма на облучение.

В качестве приоритетных критериев при оценке степени опасности генерируемого лазерного излучения приняты: энергия или мощность излучения, плотность энергии излучения, длительность воздействия излучения и длина волны.

Предельно допустимые уровни, требования к устройству, размещению и безопасной эксплуатации лазеров позволяют разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасных условий труда при работе с ними. Санитарные нормы и правила определяют величины ПДУ для каждого режима работы, участка оптического диапазона по специальным формулам и таблицам.

Таблица 4. А ПДУ лазерного излучения [6]

Длина волны, мкм ПДУ, Дж-см"2
0,200-0,210 1х108
0,210-0,215 1х10*7
0,215-0,290 1х10"6
0,290-0,300 1x10"5
0,300-0,370 1x10^
Св. 0,370 2x10"3

Нормируется энергетическая экспозиция облучаемых тканей.

Например, значения ПДУ энергетической экспозиции при облучении ультрафиолетовой областью спектра приводятся в та б л. 4.

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, планировочного, организационного и санитарно-гигиенического характера.

При использовании лазеров 11-111 классов в целях исключения облучения персонала необходимо ограждение лазерной зоны или экранирование пучка излучения. Экраны и ограждения должны быть огнестойкими, не выделять токсичных веществ при нагреве и изготовлены из материалов с наименьшим коэффициентом отражения. Лазеры IV класса опасности размещаются в отдельных изолированных помещениях и обеспечиваются дистанционным управлением. При размещении в одном помещении нескольких лазеров следует исключить возможность взаимного облучения операторов, работающих на аналогичных установках.

Для удаления возможных токсичных газов, паров и пыли оборудуется приточно-вытяжная вентиляция. Для защиты от шума применяется звукоизоляция установок, звукопоглощение и др.

В качестве индивидуальных средств защиты используют очки со специальными стеклами - фильтрами, щитки, маски, халаты светло-зеленого или голубого цветов.

Контроль уровней лазерного излучения производится в основном фотоэлектрическими приборами, например, «Измеритель-1» и ИЛД-2.

Другие материалы

  • Электромагнитное загрязнение окружающей среды
  • ... воздействие этих полей на человека приводит к снижению его работоспособности, негативно отражается на его здоровье. [7]   1.5 Биологические эффекты электромагнитного загрязнения окружающей среды Электромагнитное загрязнение – это разновидность антропогенного или природного физического ...

  • Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду
  • ... видов и сообществ различной организации. Заключение Термин “электромагнитное загрязнение окружающей среды” объективно отражает новые экологические условия, сложившиеся на Земле в условиях воздействия электромагнитного поля (ЭМП) на человека и все элементы биосферы. В настоящее время ...

  • Малые дозы ионизирующего излучения и их воздействие на организм человека
  • ... Украины, где плотность радиоактивного загрязнения по 137Cs составила от 5 до 40 Ku/км2, возникли условия длительного воздействия малых доз ионизирующего излучения, влияние которого на организм беременной и плода до Чернобыльской катастрофы фактически не изучалось. С первых дней аварии велось ...

  • Эколого–правовые аспекты государственного регулирования деятельности в области охраны окружающей среды от электромагнитных излучений
  • ... их результатов. В соответствии со ст. 19 Федерального закона «Об охране окружающей среды» – нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной ...

  • Научно-технический прогресс и безопасность труда
  • ... , формируя искусственную среду обитания, повышая производительность труда, создавая большие технические системы, развивая экономику. Но научно-технический прогресс не только способствует повышению производительности труда, росту материального благосостояния и интеллектуального потенциала общества, ...

  • Физические загрязнения окружающей среды
  • ... постоянно растет. Мы же остановимся на физических загрязнениях окружающей среды. Физические загрязнения, в свою очередь, подразделяются на: тепловые, шумовые, радиоактивные, электромагнитные. Рассмотрим источники, действие каждого из этих подвидов на окружающую среду и здоровье человека. Тепловое ...

  • Оценка степени антропогенной нагрузки в г. Ставрополе
  • ... ядохимикатов. В связи с высокой стоимостью работы не проводятся. 3. Оценка антропогенной нагрузки г. Ставрополя Функциональное зонирование территории г. Ставрополя, техногенная нагрузка на окружающую среду Город Ставрополь раскинулся на господствующих высотах Ставропольской возвышенности ...

  • Оценка трудового потенциала на предприятии ОАО "Балаковский завод запасных деталей"
  • ... производственной санитарии осуществляется в соответствии со Стандартом предприятия по охране труда и технике безопасности, разработанного ОАО "БЗЗД" за № СТП10.01Б - 2001 Открытое акционерное общество "Балаковский завод запасных деталей" осуществляется производство и реализацию ...

  • Безопасность жизнедеятельности
  • ... Варьируя взаимным расположением опасных зон и зон пребывания человека в пространстве, можно существенно влиять на решение задач по обеспечению безопасности жизнедеятельности. Различают четыре принципиальных варианта взаимного расположения зон опасности и зоны пребывания человека (рис.0.7). Защита ...

  • Гигиенические и экологические проблемы
  • ... 7,0мг% Груша – 3,2мг% Айва – 3,0мг% Хурма – 2,5мг% Яблоки – 2,2мг% Лекция 10. «Урбанизация и возникающие при этом гигиенические и экологические проблемы» НТР во второй половине XX века ознаменовалась появлением урбанизации. Это процесс концентрации в городах промышленности, науки, культуры ...

  • Экология и экологический мониторинг
  • ... среды и происходящими в ней процессами, оценка фактического состояния природной среды, прогноз ее динамики и состояния в будущем. Проведение экологического мониторинга позволяет провести комплексную оценку: ·      Источников антропогенного воздействия ·    ...

  • Преступления против экологической безопасности и природной среды
  • ... к наиболее опасным правонарушениям [14, с.48]. Зачастую в судебной практике нет единого подхода к решению вопроса о моменте окончания некоторых преступлений против экологической безопасности и природной среды. Так, в случае незаконной добычи рыбы или водных животных одни суды признавали данное ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info