Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
электромагнитные излучения

Электромагнитные излучения и их воздействие на организм человека

План

1. Источники электромагнитных полей

2. Характеристики электромагнитных полей

3. Влияние ЭМП на организм человека

4. Нормирование электромагнитных излучений

5. Методы защиты от БМП

Источники электромагнитных полей

С курса физики известно, что вокруг каждого электрического заряда существует электрическое поле, а каждый электрический заряд, движущийся создает в окружающем пространстве магнитное поле. Итак, вокруг любого объекта, которым протекает постоянный или переменный ток, так же, как и вокруг любого магнита, движущегося существует электромагнитное поле (БМП). Иначе говоря, движение поля одного вида всегда сопровождается появлением поля другого вида: электрическое поле, движется, создает магнитное, а магнитное поле движущегося создает электрическое.

Можно считать, что в электроустановках электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а магнитное - при прохождении тока в проводах.

Пространство, окружающее человека, заполненный различными электромагнитными полями, источники которых, в зависимости от их происхождения, можно разделить на две группы: естественные и искусственные.

К природным источникам относятся; электромагнитное поле Земли, которое в том числе включает геопатогенные зоны; космические источники радиоволн (солнечные вспышки, магнитные бури, излучение звезд и т.д.); процессы, происходящие в атмосфере Земли (молнии, изменения в ионосфере).

К искусственным источникам относятся устройства, которые специально созданы для излучения электромагнитной энергии (радио и телевизионные станции, радиолокационные установки, системы радиосвязи, физиотерапевтические приборы и др.), А также устройства, непосредственно не предназначены для излучения электромагнитной энергии в пространство (линии электропередач и трансформаторные подстанции, бытовая и промышленная техника, оргтехника и т.д.).

Таким образом, спектр частот электромагнитних полей, окружающих человека, охватывает диапазон от 50 Гц и менее до 3 10 в 26 степени Гц.

До недавнего времени опасными источниками промышленных ЭМП считались в основном излучатели радиочастотного диапазона (3 10 в 4 степени - 3 10 в 11 степени Гц). Среди них назывались мощные установки высокочастотного нагрева, применяемых для плавки и ковки металлов, термической обработки металлов, диэлектриков и полупроводников. Энергию ЭМП используют также для выращивания полупроводниковых кристаллов и пленок, ионизации газов, получения плазмы, при сварке в инертных газах, сварке и прессовании синтетических материалов и др. Как правило, при этих процессах возникают поля, в сотни раз превышают среднее естественное поле Земли. Излучения сверхвысоких частот (3 10 в 4 степени - 3 10 в 11 степени Гц) образуют и бытовые приборы: СВЧ-печи, телевизоры, мониторы, сотовые телефоны и др.

Вместе с тем в 60-х годах XX столетия появилась первая публикация о симптомах заболеваний, выявленных у работников высоковольтных электрических подстанций промышленной частоты (50 Гц). Установлено, что сильные ЭМП действуют при эксплуатации открытых распределительных устройств и воздушных линий электропередач напряжением свыше 330 кВ (500, 750, 1150 кВ), поэтому, в соответствии с санитарными нормами, такие линии не должны проходить по территории населенных пунктов.

В настоящее время ученые заговорили уже и о вредном воздействии обычных бытовых электропроводок (напряжением 220 В) и приборов (например, электробритв, електрогрилок и электрических одеял), которые создают ЭМП по интенсивности слабее, чем естественное поле Земли. Поэтому не рекомендуется спать вблизи розетки, в которую включен холодильник или другое постоянно действующая установка.

Влияние на человека промышленных источников теплового излучения в диапазоне частот 3 10 в 12 степени 3 10 в 14 степени Гц, видимого света и ультрафиолетового излучения (С 10 в 16 степени 3 10 в 17 степени Гц), рентгеновского (3 10 в 16 степени 3 10 в 20 степени Гц) и гамма-излучений (3 10 в 19 степени 3 10 в 21 степени Гц) рассматривается в соответствующих разделах учебника.

Характеристики электромагнитных полей

Переменное электромагнитное поле представляет собой совокупность двух взаимосвязанных переменных полей - электрического и магнитного, которые характеризуются векторами напряженности электрического поля С (В / м) и напряженности магнитного поля Н (А / м) или магнитной индукции В (Тл).

Напряженности электрических и магнитных полей оцениваются по формулам:

где U - напряжение, В; l - расстояние, м; J - ток, А; r - радиус окружности силовой линии вокруг проводника, по которому течет ток, г..

Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением:

где м - магнитная проницаемость вещества; м0 - магнитная постоянная, или магнитная постоянная, Гн / м.

Фазы колебания Е и Н происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях. При распространении в вакууме или в воздухе

Электромагнитное поле несет энергию, которая определяется плотностью потока энергии ГПЭ (Вт / м2) или интенсивностью I (Вт / м2):

В случае распространения ЭМП в вакууме или в воздухе с учетом выражения (3.65):

Интенсивность ЭМП показывает, какое количество энергии протекает в течение одной минуты через сечение в 1 м2, расположенный перпендикулярно движению волны.

При излучении сферических волн ГПЭ может быть выражена через мощность Р (Вт), которая подводится к излучателя:

где R - расстояние от источника излучения., Г.

Суммарный поток энергии, проходящей через единицу поверхности, облучается, за время действия Т (ч) - это энергетическое нагрузки ЕН (Вт ч / м2):

В зависимости от частоты 1 (Гц) или длины волны X (м) весь радиочастотный диапазон разбит на поддиапазоны (табл. 3.7). При распространении ЭМП в вакууме или в воздухе f и л связаны между собой соотношением:

где с - скорость света, равной 3 10 в 8 степени м / с.

Таблица 3.7. Классификация электромагнитных полей радиочастотногого диапазона

Частоты f, Гц | Высокие (ВЧ)

3 10 в 4 степени - 3 10 в 6 степени | Ультравысокие (УВЧ) 3-10 в 6 степени 3 10 в 8 степени | Сверхвысокие (СВЧ) 3 10 в 8 степени 3 10 в 11 степени

Длина волны л, м | Длинные 10 в 4 степени 10 в 3 степени и средние 10 в 3 степени -10 в 2 степени | Короткие 10 в 2 степени - 10 и метровые 10 - 1 | Деци-тров 1 10 в -1 степени | Сантиметровые 10 в -1 степени -10 в -2 степени | Миллиметровые

10 в -2 степени - 10 в -3 степени

Пространство вокруг источника ЭМП условно разделяют на три зоны: ближнюю (зона индукции), промежуточную (зона интерференции) и дальнюю (зона излучения, или волновая зона).

Максимальная длина ближней зоны RБ.З для изотропного излучателя, который не создает направленного излучения, определяется по формуле:

В ближней зоне электромагнитная волна еще не сформировалась. Электрические и магнитные поля следует считать независимыми друг от друга, поэтому эту зону можно характеризовать как электрической, так и магнитной напряженностью.

В зоне индукции Е? 377Н, а их векторные величины сдвинуты по фазе на 90 . На работника влияет или только электрическое, или только магнитное поле, или оба поля. В установках диэлектрического нагрева Е & gt; & gt; 377Н, следовательно, опасность облучения определяется напряженностью электрического поля. В установках индукционного нагрева (плавка, нагрев металла при термической обработке) E & lt; & lt; 377H и опасность облучения определяется характеристиками магнитного поля.

При увеличении расстояния от источника в ближней зоне Е убывает обратно пропорционально кубу расстояния, а H - обратно пропорционально квадрату этого расстояния.

Дальняя зона начинается на расстоянии от источника

л.Деяки исследователи предлагают определять это расстояние зависимостью Rд.з? 2

Дальняя зона характеризуется электромагнитной волной, уже сформировалась, когда электрическая и магнитная составляющие БМП совпадают по фазе. Именно для этой зоны характерно соотношуния (3.65). На организм работника возможен только одновременное воздействие электрического и магнитного полей, поэтому их действие можно характеризовать ГПЭ. В зоне излучения Е и Н убывают обратно пропорционально расстоянию от источника.

Протяженность промежуточной зоны, в которой накладываются электрическая и магнитная составляющие ЭМП, определяется соотношением:

Как известно, явление интерференции при наложении когерентных волн с одинаковыми периодами колебаний приводит к появлению зон максимумов и минимумов интенсивности. По некоторым данным может наблюдаться рост интенсивности в 13-42 раза и составить особую опасность для человека.

На характер распределения поля в производственном помещении влияют оборудование, приборы и металлические конструкции здания, которые создают ЭМП вторичного излучения. Деформация поля происходит также из-за присутствия и несовершенство диэлектриков.

Влияние ЭМП на организм человека

Современные научные теории не имеют единства по обоснованию механизма влияния БМП на человека, особенно в случае слабых электромагнитных излучений.

Степень и характер влияния ЭМП на организм человека зависят от интенсивности излучения; частоты колебаний; площади поверхности тела, облучается; индивидуальных особенностей организма; режима облучения (непрерывный или прерывистый) продолжительности воздействия; комбинированного действия других факторов производственной среды.

В диапазонах промышленной частоты, радиочастот, инфракрасного и частично ультрафиолетового света (до частоты 3 10 в 16 степени Гц) электромагнитные поля оказывают тепловое воздействие, в диапазоне частот рентгеновского спектра и выше ЭМП настолько изменяют энергию атомов, которые называют ионизирующими.

Тепловое воздействие ЭМП объясняется следующим образом. Как известно, тело человека состоит из клеток, содержащих жидкость (протоплазма, кровь, лимфа и др.), Которая является электролитом. Под действием внешнего постоянного электрического поля ткани живого организма поляризуются. Дипольные молекулы (например воды) иионы, содержащиеся в жидком .середовищи, перемещаются и ориентируются по направлению силовых линий внешнего поля. В сменном ЭМП электрические свойства живых клеток зависят от частоты излучения, и по мере ее увеличения они приобретают свойства проводников. Кроме токов проводимости, переменное ЭМП приводит к переменной поляризации диэлектрических составляющих организма (сухожилие, хрящи и т.д.). К тому же может иметь место резонансное поглощение энергии. При этом наиболее опасными для организма человека частоты до 1000 Гц, поскольку они совпадают с частотами энергетических центров. В частности частоты от 3 до 50 Гц совпадают с частотным ритмом мозга.

Влияние ЭМП на биологический объект оценивается количеством электромагнитной энергии 1Уогл (Вт), которая поглощен этим объектом при нахождении его в поле

где? & Mdash; плотность потока мощности излучения электромагнитной энергии, Вт / м2; Sеф - эффективная поглощающая поверхность тела человека, мягкой.

В результате поглощения человеком энергии ЭМП происходит нагрев тканей организма тем более, чем выше напряженность поля и длиннее время воздействия.

Излишняя теплота отводится до некоторого предела путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако начиная со значения интенсивности излучения Ипор = 10 мВт / см2 (100 Вт / м2), которая называется тепловым порогом, организм не справляется с отводом тепла, и температура тела повышается.

При общем облучении повышение температуры тела более чем на ГС недопустимо. Может наблюдаться также локальное нагревание тканей. Перегрев особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри), так как кровообращение играет роль водяного охлаждения.

Тепловой эффект является крупнейшим в зоне СВЧ. Так, действие ЭМП частотой 3 10 в 9 степени - 3 10 в 10 степени Гц вызывает катаракту глаз (помутнение хрусталика), а облучения ЭМП большой интенсивности приводит к разрушительным изменениям вния к проведению контроля на рабочих местах ", которая распространяется на диапазоны частот 60 кГц - 300 ГГц.

В ближней зоне, имеет физическое значение при частотах до 300 МГц, нормируются напряженности электрической и магнитной составляющих полей.

В дальней зоне в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц, в котором, как правило, и находится персонал, обслуживающий источники ЭМИ с длиной волны меньше метра, нормируется плотность потока энергии и энергетическую нагрузку.

В диапазоне частот 60 кГц 300 МГц предельно допустимая напряженность ЭМП на рабочих местах в течение рабочего дня не может превышать следующих значений:

для электрических полей:

f, МГц 0,06-3 3-30 30-50 50-300

Е, В / м 50 20 10 маю

для магнитных полей:

f, МГц 0,06-1,5 30-50

Н, А / м 5 0,3

В случаях, когда время воздействия ЭМП на персонал не превышает 50% продолжительности рабочего дня, допускаются уровне, выше указанных, но не более чем в два раза.

Предельно допустимые значения ГПЭ ЭМП в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц на рабочих местах для персонала следует определять, исходя из предельно допустимого энергетической нагрузки ЕНГДР на организм и времени воздействия Т по формуле:

нормированное значение ЕНГДР за рабочий день составляет 2 Вттод / м2 для всех случаев облучения, кроме облучения от вращающихся и сканирующих антенн, и 20 Вттод / м2 для случаев облучения от таких антенн.

На практике встречаются ситуации, когда в помещение или в окружающую среду одновременно поступает излучения различных частотных диапазонов, для которых установлены различные санитарные нормативы. В таком случае измерения выполняют отдельно для каждого источника при исключении других. При этом суммарная интенсивность воздействия от всех источников в исследуемой точке в диапазоне 60 кГц -300 МГц должно удовлетворять следующему условию:

где Е12 п - напряженность электрического поля от каждого источника ЭМИ; ЕГДР12 - предельно допустимые уровни напряженности электрического поля для соответствующего частотного диапазона.

В том случае, когда на рабочее место поступают ЭМП от нескольких источников, работающих в диапазоне частот 60 кГц - 300 МГц, для которых установлен один и тот же норматив, суммарную интенсивность воздействия вычисляют по формулам:

В случае одновременного воздействия на персонал ЭМП диапазона частот 60 кГц - 300 ГГц с различными нормируемыми параметрами соответствие уровней облучения требованиям нормативов достигается при условии:

Чаще всего человеку приходится работать с источниками ЭМП промышленной частоты 50 Гц. В этом случае обслуживающий персонал находится в ближней зоне, а основным параметром, характеризующим биологическое действие ЭМИ, является электрическая напряженность. Магнитная же составляющая заметного влияния на организм не оказывает, так как напряженность магнитного поля в действующих установках и вокруг высоковольтных линий напряжением до 750 кВ включительно не превышает 25 А / м. Согласно ДНАОП 0.03-3.13-85 (СН 3206-85) "Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц" их вредное биологическое действие проявляется при напряженности 1,4 кА / м.

На напряженность электрического поля промышленной частоты и характер его распределения влияет напряжение электроустановок и высоковольтных линий. Специальные наблюдения и исследования, проведенные во многих странах, позволили выяснить, что заметные изменения в здоровье обслуживающего персонала возникают в случае напряжения выше 400 кВ. Допустимые уровни напряженности электрического поля частотой 50 Гц в зависимости от продолжительности его воздействия на человека предусмотренные ГОСТом 12.1.002-84 ССБТ "Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах".

ГДР напряженности электрического поля устанавливается 25 кВ / м. Пребывание в электрических полях напряженностью более 25 кВ / м без средств защиты запрещается. Пребывание в электрических полях напряженностью до 5 кВ / м допускается в течение рабочего дня.

Оценка постоянных магнитных полей осуществляют в соответствии с ДНАОП 0.03-3.04-77 (СН 1742-74) "Играных допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами ". Напряженность постоянных магнитных полей не должна превышать 8 кА / м.

Для измерения напряженности электрического и магнитного полей в диапазоне частот 60 кГц - 300 МГц используют приборы ВЕМП-1 и ВЕМП-Т; для измерения плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц применяют приборы ПЗ-9 ПО-13; а напряженность электрического поля промышленной частоты измеряют приборами ПО-1 и ВНЕП-50.

Методы защиты от БМП

Если характеристики ЭМИ превышают требования нормативных актов, применяют различные средства и способы защиты персонала. Выбор того или иного способа защиты зависит от рабочего

Загрузка...

Страницы: 1 2