Гигиеническая оценка электромагнитных излучений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования РФ

ФГБОУ ВО

«Уральский государственный горный университет»

Факультет гражданской защиты

Кафедра безопасности горного производства

Курсовая работа

на тему: Гигиеническая оценка электромагнитных излучений

поле электромагнитный человек организм

Екатеринбург - 2019

Содержание

Введение

2. Общая характеристика электромагнитных полей и волн

2.1 Электрическое поле

2.2 Магнитное поле

3. Источники электромагнитных полей

3.1 Природные (естественные) источники электромагнитных полей

3.2 Антропогенные источники электромагнитных полей

3.2.2 Источники низкочастотных излучений (0 - 3 кГц)

3.2.3 Источники высокочастотных излучений (от 3 кГц до 300 ГГц

3.3 Основные техногенные источники

4. Воздействие электромагнитных полей на организм человека

4.1 Электрические поля низкой частоты

4.2 Электрические поля высокой частоты

4.2.1 Влияние на нервную систему

4.2.2 Влияние на сердечно-сосудистую систему

4.2.3 Влияние на иммунную и эндокринную системы

4.2.4 Влияние на половую систему

5. Гигиеническое нормирование электромагнитных полей

6. Средства коллективной защиты от ЭМП

7. Средства индивидуальной защиты от ЭМП

8. Расчетная часть

Заключение

Список литературы



Ведение

ТЕМА: Гигиеническая оценка электромагнитных излучений.

Обеспечение электромагнитной безопасности населения при воздействии электромагнитных полей (ЭМП) составляет значительную проблему в связи с возрастающим электромагнитным загрязнением окружающей среды. Новые технологии резко изменили биотехнологическую среду, приблизив к человеку источники ЭМП (персональные компьютеры, ноутбуки, планшеты, мобильные телефоны и др.) Компьютеризация охватила практически все население.



2. Общая характеристика электромагнитных полей и волн

Электромагниитное пооле - фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути, являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.

2.1 Электрическое поле

Электрическое поле - одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряжённость электрического поля - векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

2.2 Магнитное поле

Магнитное поле - силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.

Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты).

Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.

Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B.



3. Источники электромагнитных полей

3.1 Природные (естественные) источники электромагнитных полей

Делят на следующие группы:

- электрическое и магнитное поле Земли;

- радио излучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной);

- атмосферное электричество;

- биологический электромагнитный фон.

Магнитное поле Земли. Величина геомагнитного поля Земли меняется по земной поверхности от 35 мкТл на экваторе до 65 мкТл вблизи полюсов.

Электрическое поле Земли направлено нормально к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. Напряжённость электрического поля у поверхности Земли составляет 120…130 В/м и убывает с высотой примерно экспоненциально. Годовые изменения ЭП сходны по характеру на всей Земле: максимальная напряжённость 150…250 В/м в январе-феврале и минимальная 100…120 В/м в июне-июле.

Атмосферное электричество - это электрические явления в земной атмосфере. В воздухе (ссылка) всегда имеются положительные и отрицательные электрические заряды - ионы, возникающие под действием радиоактивных веществ, космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. Земной шар заряжен отрицательно; между ним и атмосферой имеется большая разность потенциалов. Напряжённость электрастатического поля резко возрастает во время гроз. Частотный диапазон атмосферных разрядов лежит между 100 Гц и 30 МГц.

Внеземные источники включают излучения за пределами атмосферы Земли.

Биологический электромагнитный фон. Биологические объекты, как и другие физические тела, при температуре выше абсолютного нуля излучают ЭМП в диапазоне 10 кГц - 100 ГГц. Это объясняется хаотическим движением зарядов - ионов, в теле человека. Плотность мощности такого излучения у человека составляет 10 мВт/см2, что для взрослого даёт суммарную мощность в 100 Вт. Человеческое тело также излучает ЭМП с частотой 300 ГГц с плотностью мощности около 0,003 Вт/м2.

3.2 Антропогенные источники электромагнитных полей

Антропогенные источники делятся на 2 группы:

3.2.2 Источники низкочастотных излучений (0 - 3 кГц)

Эта группа включает в себя все системы производства, передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные подстанции, электростанции, различные кабельные системы), домашнюю и офисную электро- и электронную технику, в том числе и мониторы ПК, транспорт на электроприводе, ж/д транспорт и его инфраструктуру, а также метро, троллейбусный и трамвайный транспорт.

Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32% территории городов формируется в результате автомобильного движения. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле- и радиоприему, а также могут оказывать вредное воздействие на организм человека.

3.2.3 Источники высокочастотных излучений (от 3 кГц до 300 ГГц)

К этой группе относятся функциональные передатчики - источники электромагнитного поля в целях передачи или получения информации. Это коммерческие передатчики (радио, телевидение), радиотелефоны (авто-, радиотелефоны, радио СВ, любительские радиопередатчики, производственные радиотелефоны), направленная радиосвязь (спутниковая радиосвязь, наземные релейные станции), навигация (воздушное сообщение, судоходство, радиоточка), локаторы (воздушное сообщение, судоходство, транспортные локаторы, контроль за воздушным транспортом). Сюда же относится различное технологическое оборудование, использующее СВЧ-излучение, переменные (50 Гц - 1 МГц) и импульсные поля, бытовое оборудование (СВЧ-печи), средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы ПК, телевизоры и пр.). Для научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты. Возникающие при использовании таких токов электромагнитные поля представляют определенную профессиональную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.

3.3. Основными техногенными источниками являются:

- бытовые телеприёмники, СВЧ-печи, радиотелефоны и т.п. устройства;

- электростанции, энергосиловые установки и трансформаторные подстанции;

- широкоразветвлённые электрические и кабельные сети;

- радиолокационные, радио- и телепередающие станции, ретрансляторы;

- компьютеры и видеомониторы;

- воздушные линии электропередач (ЛЭП).

Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр).



4. Воздействие электромагнитных полей на организм человека

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.

4.1 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.

Биологическое действие ЭМП. Данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. ЭМП высокой частоты приводят к нагреву тканей организма.

4.2 Электрические поля высокой частоты

Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП определили наиболее чувствительные системы организма: нервную, иммунную, эндокринную, половую.

Биологический эффект ЭМП в условиях многолетнего воздействия накапливается, вследствие чего возможно развитие отдаленных последствий дегенеративных процессов в центральной нервной системе, новообразований, гормональных заболеваний. К электромагнитным полям особенно чувствительны дети, беременные, люди с нарушениями в сердечно-сосудистой, гормональной, нервной, иммунной системах.

4.2.1 Влияние на нервную систему

Нарушается передача нервных импульсов. В результате появляются вегетативные дисфункции(неврастенический и астенический синдром), жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, нарушение сна нарушается высшая нервная деятельность - ослабление памяти, склонность к развитию стрессовых реакций.

4.2.2 Влияние на сердечно-сосудистую систему

Нарушения деятельности этой системы проявляются, как правило, лабильностью пульса и артериального давления, склонностью к гипотонии, болями в области сердца. В крови отмечается умеренным снижением количества лейкоцитов и эритроцитов.

4.2.3 Влияние на иммунную и эндокринную системы

Установлено, что при воздействии ЭМП нарушается иммуногенез, чаще в сторону угнетения. У животных организмов, облученных ЭМП, отягощается течение инфекционного процесса. Влияние электромагнитных полей высокой интенсивности проявляется в угнетающем эффекте на Т-систему клеточного иммунитета. Под действием ЭМП увеличивается выработка адреналина, активизируется свертываемость крови, снижается активность гипофиза.

4.2.4 Влияние на половую систему

Многие ученые относят электромагнитные поля к тератогенным факторам. Наиболее уязвимыми периодами являются обычно ранние стадии развития зародыша. Наличие контакта женщины с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам, повлиять на развитие плода и, наконец, увеличить риск врожденных уродств.



5. Гигиеническое нормирование электромагнитных полей

ю гигиенического нормирования является установление предельно допустимых уровней (ПДУ) воздействия на людей ЭМП с учётом особенностей облучения и контингента лиц.

ПДУ ЭМП для рабочих мест установлены санитарно-эпи де мио логическими правилами и нормативами СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях». ПДУ ЭМП - это уровень, при воздействии которого на организм человека не возникают различного рода заболевания (в том числе скрытые и временно компенсированные) и негативные изменения в состоянии здоровья, обнаруживаемые в период облучения или в отдалённые периоды жизни настоящего и последующих поколений. Требования указанных СанПиН распространяются на работников, подвергающихся воздействию ослабленного геомагнитного поля, электростатического поля, постоянного магнитного поля, электромагнитного поля промышленной частоты (50 Гц), электромагнитных полей диапазона радиочастот (10 кГц - 300 ГГц). ПДУ являются основой для сертификации электро- и радиотехнических устройств. Они служат базой для разработки и реализации всех защитных и предупредительных мероприятий, юридической основой организации санитарного контроля.

Обеспечение защиты персонала, профессионально не связанного с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМП, осуществляется в соответствии с требованиями гигиенических нормативов ЭМП, установленных для населения.

Предельно допустимый уровень напряжённости электростатического поля(ЭСП) при воздействии менее 1 часа за смену устанавливается равным 60 кВ/м. При большей напряжённости работа без средств защиты не допускается. Время пребывания в зоне воздействия ЭСП при напряжённости менее 20 кВ/м не регламентируется. В диапазоне 20 - 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты определяется по формуле указанных норм.

Для пользователей ПЭВМ допустимая напряжённость ЭСП определяется согласно ГОСТ Р 50948-96 через электростатический потенциал экрана дисплея, который не должен превышать 500 В. При этом на расстоянии 0,1м от экрана регистрируется напряжённость ЭСП 5 кВ/м, а в месте нахождения пользователя она значительно меньше.

Оценка и нормирование постоянных магнитных полей(ПМП) осуществляются по уровню магнитного поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (А/м) или в единицах магнитной индукции (мТл). Например, при общем воздействии в течение 8 часов в день уровень ПМП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м (10 мТл).

Время пребывания Т в электрическом поле (ЭП) напряжённостью Е < 5 кВ/м допускается в течение всего рабочего дня, при напряжённости 5...20 кВ/м T = 50/E - 2, ч; при 20...25 кВ/м Т10 мин. При напряжённости более 25 кВ/м не допускается пребывание персонала в ЭП без применения индивидуальных средств защиты.

Предельно допустимые уровни напряженности периодического магнитного поля 50 Гц устанавливаются для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия. Например, при общем воздействии в течение 8 часов в день уровень периодического магнитного поля 50 Гц на рабочем месте не должен превышать 80 А/м или 100 мкТл.

Предельно допустимые уровни напряжённости ЭП промышленной частоты в условиях населённых мест определяются «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля » № 2971-84: внутри жилых зданий 0,5 кВ/м; на территории жилой застройки 1 кВ/м; в населённой местности, вне зоны жилой застройки, а также на территории огородов и садов 5 кВ/м; в ненаселённой местности, хотя бы частично посещаемой людьми, 15 кВ/м.



6. Средства коллективной защиты от ЭМП

Основными видами средств коллективной защиты (включая рабочие места) являются экранирующие устройства - составные части электрической установки, предназначенные для защиты персонала в открытых распределительных устройствах (ОРУ) 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.

При экранировании используются такие явления, как поглощение электромагнитной энергий материалом экрана и ее отражение от поверхности экрана. Поглощение ЭМП обусловливается тепловыми потерями в толще материала и зависит от электромагнитных свойств материала экрана (электрической проводимости и др.). Отражение обусловливается несоответствием электромагнитных свойств воздуха (или другой среды, в которой распространяется электромагнитная энергия) и материала экрана.



7. Средства индивидуальной защиты от ЭМП

Наряду со стационарными и переносными экранирующими устройствами применяют индивидуальные экранирующие комплекты (предназначены для защиты от воздействия ЭМИ, напряженность которого не превышает 60 кВ/м, создаваемого электроустановками напряжением 400, 500 и 750 кВ и частотой 50 Гц). В состав экранирующих комплектов входят: спецодежда из металлизированной ткани, средства защиты головы, рук и лица.



8. Расчетная часть

Задание 1. При обслуживании распределительной станции напряжением 500 кВ обслуживающий персонал подвергается воздействию электромагнитного поля промышленной частоты. Значения напряженности ЭМП в хонах А, Б и В (соответственно Е_А, Е_Б и Е_В) приведены в таблице. Время нахождения людей в этих зонах t_A, t_Б и t_В также приведены в таблице. Требуется рассчитать допустимое время нахождения людей в этих зонах (Т_А, Т_Б и Т_В), определить возможность выполнения одним человеком последовательно нескольких работ в зонах А, Б и В и время нахождения людей в этих зонах.

Дано:

U=500кВ

Е_А=7кВ/м кВ/м

Е_Б=3кВ/м кВ/м

Е_В=15кВ/м кВ/м

t_А=2,5ч

t_Б=3ч

t_В=1ч Недопустимо выполнение работ для одного человека в зонах

T_{доп А,Б,В} А, Б и В, т.к необходимое время нахождения превышает 8ч.

Т_пр

Задание 2. Определить напряженность электрического поля от высоковольтной линии электропередач и допустимое время пребывания в ЭП. Сравнить с нормативным значением. Сделать вывод. Исходные данные для расчета приведены в таблице. Число проводов в фазе принять равным 3.



Дано:

U=500кВ

r=10м кВ/м

r_пр=10м

б_р=0,3 кВ/м

r=8м

Е, Т_доп - ?

В ЭП напряженностью до 5 кВ/м допускается пребывание в течении рабочего дня.

Задание 3. Выполните расчет эффективности экранирования электромагнитного излучения.

Дано:

E=65 В/м дБ

Н=17 А/м дБ

ППЭ=21 Вт/м² дБ

H₀=93 А/м

ППЭ₀=43 Вт/м³

ДL - ?



Заключение

Электромагнитные излучения, в том числе радиочастотного диапазона, являются одним из самых массовых и распространенных физических факторов воздействия на среду обитания человека из всех источников внешнего воздействия. Число источников электромагнитных полей, воздействующих на население, увеличивается в последние годы весьма динамично в основном за счет наиболее интенсивно развивающихся телекоммуникационных систем. Это различные передающие радиотехнические объекты связи, вещания и радионавигации, мобильные средства связи, объекты энергетики. Дальнейшее развитие технологий с использованием электромагнитных излучений, совершенствование и широкое внедрение мобильной связи в повседневную жизнь человека, неоспоримые факты вредного влияния электромагнитного излучения на здоровье диктуют необходимость более углубленных исследований вредного влияния на организм человека с целью выявления ранних признаков, предфакторов предболезни, разработки научно-обоснованных мер профилактики. 



Список литературы

Гвоздарев А.Ю. Введение в электромагнитную экологию: учеб. пособие. Горно-Алтайск, 2004. 117 с.

Ершова Л.К., Мухарский М.С. Влияние электромагнитных полей средних и коротких частот на некоторые показатели функционального состояния нервной системы // Гигиена населенных мест. 1975. № 4. С. 105-109. 

http://www.13.rospotrebnadzor.ru

https://www.who.int

http://rgrtu-640.ru

https://studfiles.net

Размещено на Allbest.ru

...