Действие электромагнитного поля на организм
Биологический и патофизиологический эффект воздействия электромагнитных полей на организм зависит от диапазона частот, интенсивности воздействующего фактора, продолжительности облучения, характера излучения и режима облучения. Действие ЭМП на организм зависит от закономерности распространения радиоволн в материальных средах, где поглощение энергии электромагнитной волны определяется частотой электромагнитных колебаний, электрических и магнитных свойств среды.
Как известно, ведущим показателем, характеризующим электрические свойства тканей организма, являются их диэлектрическая и магнитная проницаемость. В свою очередь, различия электрических свойств тканей (диэлектрической и магнитной проницаемости, удельного сопротивления) связаны с содержанием в них свободной и связанной воды. Все биологические ткани, по диэлектрической проницаемости, подразделяются на две группы: ткани с высоким содержанием воды — свыше 80% (кровь, мышцы, кожа, ткань мозга, ткань печени и селезенки) и ткани с относительно низким содержанием воды (жировая, костная). Коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды, при одинаковых значениях напряженности поля, в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием воды. Поэтому глубина проникновения электромагнитных волн в ткани с низким содержанием воды в 10 раз больше, чем в ткани с ее высоким содержанием.
Тепловой и атермический эффект лежат в основе механизмов биологического действия электромагнитных волн. Тепловое действие ЭМП характеризуется избирательным нагревом отдельных органов и тканей, повышением общей температуры тела. Интенсивное облучение ЭМП может вызывать деструктивные изменения в тканях и органах, однако острые формы поражения встречаются крайне редко и их возникновение чаще всего связано с аварийными ситуациями при нарушении техники безопасности.
Хронические формы радиоволновых поражений, их симптомы и течение не имеют строго специфических проявлений. Тем не менее, для них характерно развитие астенических состояний и вегетативных расстройств, главным образом со стороны сердечно-сосудистой системы. Наряду с общей астенизацией, сопровождающейся слабостью, повышенной утомляемостью, беспокойным сном, у больных появляются головная боль, головокружение, психоэмоциональная лабильность, боли в области сердца, повышенная потливость, снижение аппетита. Развиваются признаки акроцианоза, регионарный гипергидроз, похолодание кистей и стоп, тремор пальцев рук, лабильность пульса и артериального давления с наклонностью к брадикардии и гипотонии; дисфункция в системе гипофиз — кора надпочечников приводит к изменениям секреции гормонов щитовидной и половых желез.
Одним из немногих специфических поражений, вызываемых воздействием электромагнитных излучений радиочастотного диапазона, является развитие катаракты. Помимо катаракты, при воздействии электромагнитных волн высоких частот, могут развиваться кератиты и повреждения стромы роговицы.
Инфракрасное (тепловое) излучение, световое излучение при высоких энергиях, а также ультрафиолетовое излучение большого уровня, при остром воздействии, могут приводить к расширению капилляров, ожогам кожи и органов зрения. Хроническое облучение сопровождается изменением пигментации кожи, развитием хронического конъюнктивита и помутнением хрусталика глаза. Ультрафиолетовое излучение небольших уровней полезно и необходимо для человека, так как способствует усилению обменных процессов в организме и синтезу биологически активной формы витамина D.
Эффект воздействия лазерного излучение на человека зависит от интенсивности излучения, длины волны, характера излучения и времени воздействия. При этом выделяют локальное и общее повреждение тех или иных тканей организма человека. Органом-мишенью при этом служит глаз, который легко повреждается, нарушается прозрачность роговицы и хрусталика, возможно повреждение сетчатки глаза. Лазерное изучение, особенно инфракрасного диапазона, способно проникать через ткани на значительную глубину, поражая внутренние органы. Длительное воздействие лазерного излучения даже небольшой интенсивности может привести к различным функциональным нарушениям нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции, артериального давления, повышению утомляемости, снижению работоспособности.
Гигиеническое нормирование электромагнитных полей
Согласно нормативным документам: СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к эксплуатации радиоэлектронных средств с условиями работы с источниками электромагнитного излучения» № 225 от 10.04.2007 г. МЗ РК; СанПиН «Санитарные правила и нормы защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых радиотехническими объектами» № 3.01.002-96 МЗ РК; МУ «Методические указания по осуществлению государственного санитарного надзора за объектами с источниками электромагнитных полей (ЭМП) неионизирующей части спектра» № 1.02.018/у-94 МЗ РК; МУ «Методические рекомендации по проведению лабораторного контроля за источниками электромагнитных полей неионизирующей части спектра (ЭМП) при осуществлении государственного санитарного надзора» № 1.02.019/р-94 МЗ РК регламентируется интенсивность электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах персонала, осуществляющего работы с источниками ЭМП и требования к проведению контроля, а также регламентируется облучение электрическим полем, как по величине напряженности, так и продолжительности действия.
Частотный диапазон радиочастот электромагнитных полей (60 кГц — 300 МГц) оценивается напряженностью электрической и магнитной составляющих поля; в диапазоне частот 300 МГц — 300 ГГц — поверхностной плотностью потока энергии излучения и создаваемой им энергетической нагрузкой (ЭН). Суммарный поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия (Т), и выражающийся произведением ППЭТ представляет собой энергетическую нагрузку.
На рабочих местах персонала напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц — 300 МГц в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ):
| по электрической составляющей, В/м: | по магнитной составляющей, А/м: |
| 50 — для частот от 60 кГц до 3 МГц; | 5 — для частот от 60 кГц до 1,5 МГц; |
| 20 — для частот от 3 МГц до 30 МГц; | 0,3 — для частот от 30 МГц до 50 МГц. |
| 10 — для частот от 30 МГц до 50 МГц; |
|
| 5 — для частот от 50 МГц до 300 МГц. |
|
В случаях, когда время воздействия ЭМП на персонал не превышает 50% продолжительности рабочего времени, допускаются уровни выше указанных, но не более чем в 2 раза.
Нормирование и гигиеническая оценка постоянных магнитных полей (ПМП) в производственных помещениях и на рабочих местах (Таблица №37) осуществляется дифференцировано, в зависимости от времени воздействия на работника в течение рабочей смены и учетом условий общего или локального облучения.
Таблица № 37. ПДУ воздействия ПМП на работающих
| Время воздействия за рабочий день, мин | Условия воздействия | |||
|---|---|---|---|---|
| Общее (на все тело) | Локальное (ограниченное кистями рук, плечевым поясом) | |||
| ПДУ напряженности, кА/м | ПДУ магнитной индукции, мТл | ПДУ напряженности, кА/м | ПДУ магнитной индукции, мТл | |
| 61-148 | 8 | 10 | 8 | 10 |
| 11-60 | 16 | 20 | 24 | 30 |
| 0-10 | 24 | 30 | 40 | 50 |
Достаточно широко используются также гигиенические нормативы ПМП (Таблица № 38), разработанные Международным комитетом по неионизирующим излучениям, которое функционирует при Международной ассоциации радиационной защиты.
Таблица № 38. ПДУ постоянных магнитных полей (международные рекомендации)
| Характер экспозиции | ПДУ, Тл |
|---|---|
| Профессионалы — полный рабочий день | 0,2 |
| — предельный уровень кратковременного воздействия на тело | 2,0 |
| — предельный уровень кратковременного воздействия на руки | 5,0 |
| Население: — непрерывная экспозиция | 0,01 |
Многочисленные расчеты показывают, что в любой точке электромагнитного поля, возникшего в электроустановках промышленной частоты, напряженность магнитного поля существенно меньше напряженности электрического поля. Вредное же действие магнитного поля на человека установлено лишь при напряженности поля свыше 80 А/м для периодических магнитных полей. В этой связи, для большинства ЭМП промышленной частоты вредное действие обусловлено преимущественно воздействием электрического поля. Для ЭМП промышленной частоты (50 Гц) установлены предельно допустимые уровни напряженности электрического поля. Допустимое время пребывания персонала, обслуживающего установки промышленной частоты определяется по формуле
где Т — допустимое время нахождения в зоне с напряженностью электрического поля Е в часах; Е — напряженностью электрического поля в кВ/м.
Допустимая продолжительность пребывания человека в течение суток в электрическом поле (в минуту) при напряженности электрического поля 5 кВ/м -без ограничения, 10 кВ/м — 180 минут, 15 кВ/м — 90 минут, 20 кВ/м — 10 минут, 25 кВ/м — 5 минут. Указанные нормативы действительны при условии, что остальное время рабочего дня человек находится в местах, где напряженность электрического поля меньше или равна 5 кВ/м и исключена возможность воздействия на организм человека электрических разрядов.
Для переменных магнитных полей устанавливаются предельно допустимые значения напряженности магнитного поля и магнитной индукции в зависимости от длительности пребывания человека в зоне действия магнитного поля (Таблица № 39).
Таблица № 39. Предельно допустимые уровни переменного магнитного поля
| Время пребывания, ч | Допустимые уровни магнитного поля Н/В (А/м/мкТл) |
|---|---|
| <1 | 160/2000 6400/8000 |
| 2 | 800/1000 3200/4000 |
| 4 | 400/500 1600/2000 |
| 8 | 80/100 800/1000 |
Магнитная индукция В связана с напряженностью Н соотношением:
где м0 = 4 * 10-7 Гн/м — магнитная постоянная. Поэтому 1 А/м ~ 1,25 мкТл (Гн -генри, мкТл — микротесла, которая равна 10-6 тесла). Под общим воздействием понимается воздействие на все тело, под локальным — на конечности человека.
Гигиеническое нормирование инфракрасного, ультрафиолетового и лазерного излучения отражено в СН «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» № 1.02.025-94; ГН «Гигиенические нормы интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей оборудования и ограждений в машинных и котельных отделениях и других производственных помещениях судов» № 1.02.026-94; СанПиН «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров» № 1.10.074-94. Дозиметрический контроль лазерного излучения в зависимости от его спектра, вида, воздействия на персонал, а также порядок контроля за состоянием производственной среды и использованием лазерных установок рассматриваются в ГОСТ 12.1.031-81 «Методы дозиметрического контроля лазерного излучения» и ГОСТ 32.1.040-83 «Лазерная безопасность. Общие положения».
Нормирование инфракрасного излучения осуществляется по интенсивности допустимых суммарных потоков излучения с учетом длины волны, размера облучаемой площади и защитных свойств спецодежды; нормирование ультрафиолетового излучения в производственных помещениях проводится с учетом допустимой плотности потока излучения в зависимости от длины волны при условии защиты органов зрения и кожи; нормирование лазерного излучения осуществляется с учетом параметра энергетической экспозиции. Регламентация предельно допустимых уровней воздействия лазерного излучения определяется зависимостью от длины волны, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов излучения, длительности воздействия. Установлены различные уровни экспозиции лазерного излучения для глаз (роговицы и сетчатки) и кожи.