Электромагнитные излучения и защита от них

89
Электромагнитные излучения и защита от них
Нурсеитов Шегибай Шинпеисович
Автор журнала "Охрана труда. Казахстан", профессор Казахского университета технологии и бизнеса, кандидат технических наук, г. Астана
Электромагнитное излучение есть практически повсеместно. Многие считают, что оно есть только в электроустановках. Но это не так. Источниками электромагнитного излучения является практически вся бытовая техника.

Степень влияния электромагнитного излучения на организм человека напрямую зависит не только от времени пребывания в зоне его действия, но и от расстояния до источника излучения.  Рассмотрим, какое действие оказывают те или иные источники электромагнитного излучения на организм человека.

К электромагнитному излучению (далее – ЭМИ) относятся радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и жесткое (гамма - )излучение.

Элетромагнитный спектр

Электромагнитные излучения и защита от них

Электромагнитное излучение способно распространяться в вакууме, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом. Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию.

Длина волны прямо связана с частотой через (групповую) скорость распространения излучения. Групповая скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше.

Описанием свойств и параметров электромагнитного излучения в целом занимается электродинамика, а свойствами излучения отдельных областей спектра – специализированные разделы физики: оптика и радиофизика, физика высоких энергий.

Электромагнитные колебания можно изобразить в виде самораспространяющихся поперечных колебаний электрического и магнитного полей. На рисунке – плоскополяризованная волна, распространяющаяся справа налево. Колебания электрического поля изображены в вертикальной плоскости, а колебания магнитного поля — в горизонтальной.

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жестко связана с длиной волны в вакууме.

 Частотные диапазоны электромагнитного излучения

Название диапазона

Длины волн, λ

Частоты, ν

Источники

Радиоволны

Сверхдлинные

более 10 км

менее 30 кГц

Атмосферные явления. Переменные токи в проводниках и электронных потоках (колебательные контуры).

Длинные

10 км — 1 км

30 кГц — 300 кГц

Средние

1 км — 100 м

300 кГц — 3 МГц

Короткие

100 м — 10 м

3 МГц — 30 МГц

Ультракороткие

10 м — 1 мм

30 МГц — 300 ГГц

Инфракрасное излучение

1 мм — 780 нм

300 ГГц — 429 ТГц

Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.

Видимое (оптическое) излучение

780 — 380 нм

429 ТГц — 750 ТГц

Ультрафиолетовое

380 — 10 нм

7,5×1014 Гц — 3×1016 Гц

Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.

Рентгеновское

10 нм — 5 пм

3×1016 — 6×1019 Гц

Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.

Радиоволны. Из - за больших значений λ распространение радиоволн можно рассматривать без учета атомистического строения среды. Исключение составляют только самые короткие радиоволны, примыкающие к инфракрасному участку спектра. В радиодиапазоне слабо сказываются и квантовые свойства излучения, хотя их все же приходится учитывать, в частности, при описании квантовых генераторов и усилителей сантиметрового и миллиметрового диапазонов, а также молекулярных стандартов частоты и времени, при охлаждении аппаратуры до температур в несколько кельвинов.

Радиоволны возникают при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн. Естественным источником волн этого диапазона являются грозы. Считается, что они же являются источником стоячих электромагнитных волн Шумана.

Экранирующие материалы для изготовления средств защиты от ЭМИ РЧ в диапазоне частот 30 мгц - 40 ггц

Наименование материала

ГОСТ, ТУ

Толщи­на, мм

Диапа­зон час­тот, Гц

Ослаб­ление, дБ

Листовая Ст3

ГОСТ 19903 - 74

1,4

30 МГц - 40 ГГц

100

Фольга алюминиевая

ГОСТ 618 - 73

0,08

¢¢ – ¢¢

80

Фольга медная

ГОСТ 5638 - 75

0,08

¢¢ – ¢¢

80

Сетка стальная тканая

ГОСТ 5336 - 73

0,3 – 1,3

¢¢ – ¢¢

30

Радиозащитное стекло с одно - или двухсторонним полупроводниковым покрытием

ТУ 21 - 54 - 41 - 73

6

30 МГц - 30 ГГц

20 – 40

Ткань хлопчато - бумажная с микропроводом

ГОСТ 17 - 28 - 70

-

¢¢ – ¢¢

20 – 40

 На основе экранирующих материалов изготавливают средства индивидуальной защиты: очки защитные с металлизированными стеклами ОРЗ - 5, ТУ 64 - 1-2717 - 81; щитки защитные лицевые ГОСТ 12.4.023 - 84.

Микроволновое излучение. Сверхвысокочастотное излучение (СВЧ - излучение) – электромагнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн (от 30 см – частота 1 ГГц до 1 мм – 300 ГГц). Однако границы между инфракрасным, терагерцовым, микроволновым излучением и ультравысокочастотными радиоволнами приблизительны и могут определяться по - разному.

Микроволновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева тел (как в бытовых, так и в промышленных микроволновых печах для термообработки металлов), основным элементом в которых служит магнетрон, а также для радиолокации. Микроволновое излучение малой интенсивности используется в средствах связи, преимущественно портативных рациях, сотовых телефонах (кроме первых поколений), устройствах Bluetooth, WiFi и WiMAX.

Инфракрасное излучение – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1 – 2 мм).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно черного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Инфракрасное излучение широко применяются в медицине, дистанционном управлении, при покраске, стерилизации пищевых продуктов, с целью предотвращения коррозии покрываемых лаком поверхностей и др.

Сильное инфракрасное излучение в местах высокого нагрева может вызывать опасность для глаз. Наиболее опасно, когда излучение не сопровождается видимым светом. В таких местах необходимо надевать специальные защитные очки для глаз.

В соответствии с МСанПиН 001 - 96:

–  допустимый уровень интенсивности интегрального потока инфракрасного излучения ТНП не должен превышать 100 Вт/кв.м;

–  интенсивность излучения от экранов телевизоров, видеомониторов, осциллографов измерительных и других приборов, средств отображения информации с визуальным контролем не должна превышать 0,1 Вт/кв.м в видимом (400 – 760 нм) диапазоне, 0,05 Вт/кв.м в ближнем ИК диапазоне (760 – 1050 нм), 4 Вт/кв.м в дальнем (свыше 1050 нм) ИК диапазоне.

Видимое излучение (оптическое). Видимое инфракрасное и ультрафиолетовое излучение составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова. Выделение такой области обусловлено не только близостью соответствующих участков спектра, но и сходством приборов, применяющихся для ее исследования и разработанных исторически главным образом при изучении видимого света (линзы и зеркала для фокусирования излучения, призмы, дифракционные решетки, интерференционные приборы для исследования спектрального состава излучения и пр.).

Частоты волн оптической области спектра уже сравнимы с собственными частотами атомов и молекул, а их длины – с молекулярными размерами и межмолекулярными расстояниями. Благодаря этому становятся существенными явления, обусловленные атомистическим строением вещества. По этой же причине, наряду с волновыми, проявляются и квантовые свойства света.

Спектр видимого излучения

Цвет

Диапазон длин волн, нм

Диапазон частот, ТГц

Диапазон энергии фотонов, эВ

Фиолетовый

380 – 440

790 – 680

2,82 – 3,26

Синий

440 – 485

680 – 620

2,56 – 2,82

Голубой

485 – 500

620 – 600

2,48 – 2,56

Зеленый

500 – 565

600 – 530

2,19 – 2,48

Желтый

565 – 590

530 – 510

2,10 – 2,19

Оранжевый

590 – 625

510 – 480

1,98 – 2,10

Красный

625 – 740

480 – 405

1,68 – 1,98

Основным источником оптического излучения является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6 000 градусов по Кельвину и светит ярко - белым светом (максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зеленой» области 550 нм, где находится и максимум чувствительности глаза). Именно потому, что мы родились возле такой звезды, этот участок спектра электромагнитного излучения непосредственно воспринимается нашими органами чувств.

Излучение оптического диапазона возникает, в частности, при нагревании тел (инфракрасное излучение называют также тепловым) из - за теплового движения атомов и молекул. Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота, на которой находится максимум спектра его излучения. При определенном нагревании тело начинает светиться в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом желтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие.

Оптическое излучение может создаваться и регистрироваться в химических и биологических реакциях. Одна из известнейших химических реакций, являющихся приемником оптического излучения, используется в фотографии. Источником энергии для большинства живых существ на Земле является фотосинтез – биологическая реакция, протекающая в растениях под действием оптического излучения Солнца.

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) – электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовым концом видимого излучения и рентгеновским излучением (380 – 10 нм, 7,9×1014 – 3×1016 Гц). Диапазон условно делят на ближний (380 – 200 нм) и дальний, или вакуумный (200 – 10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами. Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле – Солнце.

В ХХ веке было впервые доказано в сотнях экспериментов, как УФ - излучение (далее – УФИ) оказывает благотворное воздействие на человека. Излучение в УФ области спектра (290 – 400 нм) повышает тонус симпатико - адреналиновой системы, активирует защитные механизмы, повышает уровень неспецифического иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов. Под воздействием УФИ образуются гистамин и подобные ему вещества, которые обладают сосудорасширяющим действием, повышают проницаемость кожных сосудов. Изменяется углеводный и белковый обмен веществ в организме.

Действие оптического излучения:

–  изменяет легочную вентиляцию (частоту и ритм дыхания);

–  повышает газообмен, потребление кислорода;

–  активизирует деятельность эндокринной системы.

Особенно значительна роль УФИ в образовании в организме витамина Д, укрепляющего костно - мышечную систему и обладающего антирахитным действием. Особо следует отметить, что длительная недостаточность УФИ может иметь неблагоприятные последствия для организма, называемые «световым голоданием». Наиболее частым проявлением этого заболевания является нарушение минерального обмена веществ, снижение иммунитета, быстрая утомляемость и т. п. Сфера применения УФИ достаточно широка: от стерилизации до химического анализа.

Диапазоны УФ излучения. УФ диапазон условно делят на ближний (380 – 200 нм) и дальний, или вакуумный (200 – 10 нм) ультрафиолет. Последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой, и распространяется только в вакуумированных камерах.

По действию УФ на живые организмы ближний УФ

делится на ультрафиолет А, B и C.

Ультрафиолет А (UVA) – длинноволновой диапазон, «чёрный свет» 400 – 315 нм;
Ультрафиолет B (UVB) – средний диапазон 315 – 280 нм;
Ультрафиолет С (UVC) – коротковолновой, гермицидный диапазон 280 – 100 нм.
В соответствии с Санитарными нормами ультрафиолетового излучения в производственных помещениях 4557 - 88:

1) Допустимая интенсивность облучения работающих при наличии незащищенных участков поверхности кожи не более 0,2 м2 и периода облучения до 5 мин, длительности пауз между ними не менее 30 мин и общей продолжительности воздействия за смену до 60 мин – не должна превышать:

–  50,0 Вт/м2 – для области УФ - А;

–  0,05 Вт/м2 – для области УФ - В;

–  0,001 Вт/м2 – для области УФ - С.

2) Допустимая интенсивность ультрафиолетового облучения работающих при наличии незащищенных участков поверхности кожи не более 0,2 м2 (лицо, шея, кисти рук и др.), общей продолжительности воздействия излучения 50 % рабочей смены и длительность однократного облучения свыше 5 мин и более не должна превышать;

–  10,0 Вт/м2 – для области УФ - А;

–  0,01 Вт/м2 – для области УФ - В.

Защита глаз. Для защиты глаз от вредного воздействия УФИ используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната. Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ - лучей (надо обращать внимание на маркировку упаковки).

Рентгеновское излучение – электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма - излучением. Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма - излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов – эквивалентны.

Мягкий рентген характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и наибольшей длиной волны), а жесткий рентген обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны). Жесткий рентген используется преимущественно в промышленных целях.

Рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество, причем различные вещества по - разному их поглощают. Поглощение рентгеновских лучей является важнейшим их свойством в рентгеновской съемке. Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией. В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК. Кроме того, при помощи рентгеновских лучей может быть определен химический состав вещества.

Воздействие на человека. Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощенной дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

В целях защиты кожи в соответствии с СанПиН 2.6.1.2891 - 11 при рентгенологических процедурах устанавливаются минимальные допустимые расстояния от фокуса рентгеновской трубки до поверхности тела пациента.

Гамма - излучение (гамма - лучи, γ - лучи) – вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны – < 5×10 – 3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами.

Гамма - квантами являются фотоны с высокой энергией. Обычно считается, что энергии квантов гамма - излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма - и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма - излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1 - 100 кэВ гамма - излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма - излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке – к рентгеновскому излучению. Очевидно, физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.

Гамма - лучи, в отличие от α - лучей и β - лучей, не отклоняются электрическими и магнитными полями, характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма - кванты вызывают ионизацию атомов вещества.

Области применения гамма - излучения:

–  гамма - дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ - лучами;

–  консервирование пищевых продуктов;

–  стерилизация медицинских материалов и оборудования;

–  лучевая терапия;

–  уровнемеры;

–  гамма - каротаж в геологии;

–  гамма - высотомер, измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов;

–  гамма - стерилизация специй, зерна, рыбы, мяса и других продуктов для увеличения срока хранения.

Воздействие на здоровье человека. Облучение гамма - квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую лучевые болезни. Стохастические эффекты облучения включают различные виды онкологических заболеваний. В то же время гамма - облучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток. Гамма - излучение является мутагенным и тератогенным фактором.

Основные способы защиты в случае радиационного заражения: 
1. Изоляция людей от воздействия излучения. 
Защитные свойства зданий, сооружений, убежищ, противорадиационных укрытий: 
коэффициент ослабления (во сколько раз меньше):

К >1000 – капитальное бомбоубежище;

К = 50 - 400 – подвал;

K = 2 – дом деревянный, автомобиль. 
2. Защита органов дыхания
3. Герметизация жилых помещений. 
4. Защита продуктов питания и воды. 
5. Применение радиозащитных препаратов, отказ от употребления свежего молока. 
6. Строгое соблюдение режимов радиационной защиты. 
7. Обеззараживание и санитарная обработка. 
8. Эвакуация населения в безопасные районы.

Защита от электромагнитного излучения

Излучения электромагнитного диапазона при определенных уровнях могут оказывать отрицательное воздействие на организм человека и других живых существ, а также неблагоприятно влиять на работу электрических приборов. Различные виды неионизирующих излучений (электромагнитных полей) оказывают разное физиологическое воздействие. На практике выделяют диапазоны магнитного поля (постоянного и квазипостоянного, импульсного), ВЧ - и СВЧ - излучений, лазерного излучения, электрического и магнитного поля промышленной частоты от высоковольтного оборудования, СВЧ - излучения и др.

Предельно допустимая норма для человека – 0,2 мкТл, хотя техника, которая окружает нас излучает намного больше электромагнитного излучения. Ниже приведены показатели источников излучения.

 Источники и показатели ЭМИ

Источник ЭМИ

Показатели излучения

Повышение, раз

Компьютер

1 – 100

5 – 500

Холодильник

1

5

Кофеварка

10

50

Печь СВЧ

8 – 100

40 – 50

Электробритва и фен

15 – 17

75 – 85

Провод от лампы

0,7

3,5

Трамвай, троллейбус

150

750

Метро

300

1 500

Сотовый телефон

40

200

Защита от действия электромагнитных полей

1) Экранирование (активное и пассивное источника электромагнитного излучения или же объекта защиты; комплексное экранирование).

2) Удаление источников из ближней зоны; из рабочей зоны.

3) Конструктивное совершенствование оборудования с целью снижения используемых уровней ЭМП, общей потребляемой и излучаемой мощности оборудования.

4) Ограничение времени пребывания операторов или населения в зоне действия ЭМП.

Методы защиты. Основные меры защиты от воздействия электромагнитных излучений:

–  уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора);

–  рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностью более 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материалами – кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью – масляными красками и др.);

–  дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой);

–  экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла, обладающего высокой электропроводностью – алюминия, меди, латуни, стали).

Источник: журнал «Охрана труда. Казахстан», № 10, 2017   



Самое выгодное предложение

Самое выгодное предложение

Воспользуйтесь самым выгодным предложением на подписку и станьте читателем уже сейчас

Живое общение с редакцией

© 2007–2017  «Кадры и охрана труда  МЦФЭР - Казахстан» 

Все права защищены. Полное или частичное копирование любых материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции  «Кадры и охрана труда МЦФЭР - Казахстан». Нарушение авторских прав влечет за собой ответственность в соответствии с законодательством РК.

По вопросам подписки обращайтесь:        +7 (727) 323-62-12/13

По вопросам клиентской поддержки:          +7 (727) 237-77-04


  • Мы в соцсетях
Сайт предназначен для специалистов по кадровому делу, охране труда и делопроизводству

Чтобы продолжить чтение, пожалуйста 
зарегистрируйтесь.
Это бесплатно и займет всего минуту, а вы получите:
  • доступ к 1 500+ полезным статьям
  • 2 500+ актуальных ответов от ведущих экспертов
  • шаблоны документов, пошаговые инструкции
  • ежедневно обновляемая информация
  • приглашение на участие в семинарах и вебинарах 

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Я тут впервые
И получить доступ на сайт Займет минуту!
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль