Безопасности жизнедеятельности на предприятиях повышенной опасности (стр. 6 из 10)
3. Электромагнитное поле.
Естественным электромагнитным полем является магнитное поле Земли. Современные данные об изменениях геомагнитного поля удовлетворительно объясняются гипотезой о гидромагнитном динамо: в жидком ядре Земли происходят интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению магнитного поля. Магнитное поле Земли имеет напряженность около 24-40 А/м. Оно удерживает электроны и протоны, которые образуют вокруг Земли радиационный пояс. Изменения в геомагнитном поле связаны в основном с солнечной активностью. Быстрые изменения магнитного поля получили название магнитной бури. Во время магнитных бурь напряженность магнитного поля может возрастать в тысячи раз. Электромагнитное поле Земли - всеохватывающий физический фактор, оказывающий влияние на процессы, происходящие на Земле, в том числе и на все живое. В период магнитных бурь увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшается состояние больных.
Научно-технический прогресс сопровождается резким увеличением электромагнитных полей (ЭМП), созданных человеком, которые в отдельных случаях в сотни раз выше уровня естественных полей.
Спектр электромагнитных колебаний включает волны длиной (λ) от 1000 км до 0,001 мкм и по частоте (f) от 3-102 до 3-1020 Гц. Электромагнитное поле характеризуется совокупностью электрических и магнитных составляющих. Разные диапазоны электромагнитных волн имеют общую физическую природу, но различаются энергией, характером распространения, поглощения, отражения и действием на среду, человека. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет в себе квант.
Основными характеристиками ЭМП являются:
- Напряженность электрического поля Е, В/М.
- Напряженность магнитного поля Н, А/м.
- Плотность потока энергии, переносимый электромагнитными волнами 1, Вт/кв.м.
Связь между ними определяется зависимостью
I = E + H
Связь энергии (I) и частоты (f) колебаний определяется как
где f = С/λ, а С = 3∙108 м/с (скорость распространения электромагнитных волн), h = 6,6 - 10-34 Вт/см2 (постоянная Планка). Около источника излучения выделяют 3 зоны:
1. Ближайшая зона (индукции), где электрическая и магнитная составляющая рассматриваются независимо. Граница зоны R < λ/2π.
2. Промежуточная зона (дифракции), где волны накладываются друг на друга, образуя максимумы и стоячие волны. Границы зоны λ/2π < R < 2πλ. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.
3. Зона излучения (волновая) с границей R > 2πλ.
Характеристикой зоны является плотность потока энергии, т.е. количество энергии, падающей на единицу поверхности (Вт/кв.см).
Электромагнитное поле по мере удаления от источников излучения быстро затухает. В зоне индукции напряженность электрического поля убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а магнитного поля обратно пропорционально квадрату расстояния.
Для измерения напряженности ЭМП используют измеритель напряженности ближнего поля типа (NEM-1), а для измерения плотности потока прибор типа ПЗ-9.
ЭМП при действии на организм вызывает поляризацию атомов и молекул тканей, ориентацию полярных молекул, появление в тканях ионных токов, нагрев тканей за счет поглощения энергии ЭМП. Это нарушает структуру электрических потенциалов, циркуляцию жидкости в клетках организма, биохимическую активность молекул, состав крови.
В машиностроении широко используется магнитно-импульсная и электрогидравлическая обработка металлов низкочастотным импульсным током 5-10 кГц (резка и обжатие трубчатых заготовок, штамповка, вырубка отверстий, очистка отливок). Источниками импульсного магнитного роля на рабочих местах являются открытые рабочие индукторы, электроде; тоководящие шины.
Импульсное магнитное поле оказывает влияние на обмен веществ в тканях головного мозга, на эндокринные системы регуляции.
Источниками электрических полей (ЭП) промышленной частоты являются линии электропередач высокого напряжения, открытые распределительные устройства. Опасность воздействия линии растет с увеличением напряжения вследствие возрастания заряда сосредоточенного на фазе. Напряженность электрического поля в районах прохождения высоковольтных линий электропередач может достигать нескольких тысяч вольт на метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой и на удалении 50-100 м от линии напряженность падает до нескольких десятков вольт на метр. При систематическом воздействии ЭП наблюдаются функциональные нарушения в деятельности нервной и сердечно-сосудистой системы. С возрастанием напряженности поля в организме наступают стойкие функциональные изменения в ЦНС. Наряду с биологическим действием электрического поля между человеком и металлическим предметом могут возникнуть разряды, обусловленные потенциалом тела, который достигает нескольких киловольт, если человек изолирован от Земли. Допустимые уровни напряженности электрических полей устанавливаются ГОСТом 12.1.002-84 "Электрические поля промышленной частоты". Предельно допустимый уровень напряженности ЭП устанавливается 25 кВ/м. Пребывание в ЭП напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускается, а в ЭП напряженностью до 5 кВ/м пребывание допускается в течение дня. Для расчета допустимого времени пребывания в ЭП при напряженности 5-20 кВ/м используется формула:
Т = 50 / Е 2,
где Т - допустимое время в часах, Е - напряженность ЭП в кВ/м. Измерения напряженности электрического поля осуществляются прибором NEM-1 (ФРГ).
Электромагнитные поля (ЭМП) радиочастотной части спектра подразделяются по длине волн на диапазоны: длинные (10-1 км), средние (1 км-100 м), короткие (100-10 м), ультракороткие (10-1 м), сверхвысокие (СВЧ от 1 м до 1 мм). Работающие с источниками КВЧ и СВЧ находятся в волновой зоне.
ЭМП используются для термообработки, плавки металлов, в радиосвязи, медицине. Источниками ЭМП в производственных помещениях являются ламповые генераторы, в радиотехнических установках – антенные системы, в СВЧ-печах - утечки энергии при нарушении экрана рабочей камеры.
Биологический эффект ЭМП зависит от его параметров: длины волны, интенсивности и режима излучения (импульсный, непрерывный, прерывистый), от площади облучаемой поверхности, продолжительности облучения. Электромагнитная энергия частично поглощается тканями и превращается в тепловую, происходит локальный нагрев тканей, клеток. Порог интенсивности теплового воздействия тем меньше, чем выше частота. Так, для волн СЧ порог 8000 В/м, для СВЧ 150 В/м. ЭМП радиочастот оказывает неблагоприятное действие на ЦНС, вызывает нарушения в нервно-эндокринной регуляции, изменения в крови, помутнение хрусталика глаз, нарушения обменных процессов.
Гигиеническое нормирование ЭМП радиочастот осуществляется согласно ГОСТ 12.1.006-84 "Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля". Для ЭМП радиочастот от 60 кГц до 300 МГц регламентируется напряженность электрической и магнитной составляющей поля в зависимости от диапазона частот: чем выше частоты, тем меньше допускаемая величина напряженности. Например, электрическая составляющая ЭМП для частот 60 Кгц - 3МГц составляет 50 В/м, а для частот 50 МГц + 300 МГц только 5 В/м. В диапазоне частоты 300 МГц + 300 ГГц регламентируется плотность потока энергии излучения и создаваемая им энергетическая нагрузка, т.е. поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности за время действия. Максимальное значение плотности потока энергии не должно превышать 10 Вт/кв.м.
Уровни ЭМП на рабочих местах контролируются измерением в диапазоне частот 60 кГц-300 МГц напряженности электрической и магнитных составляющих, а в диапазоне частот 300 МГц-300 ГТц плотности потока энергии ЭМП с учетом времени пребывания в зоне облучения.
Электростатическое поле (ЭСП) - это поле неподвижных электрических зарядов, взаимодействующих между собой. ЭСП характеризуется напряженностью (Е), то есть отношением силы, действующей в поле на точечный заряд, к величине этого заряда. Напряженность ЭСП измеряется в В/м. ЭСП возникают в энергетических установках, в электротехнологических процессах. ЭСП используется в электрогазоочистке, при нанесении лакокрасочных покрытий. ЭСП оказывает негативное влияние на ЦНС; у работающих в зоне ЭСП возникает головная боль, нарушение сна и др. В источниках ЭСП, помимо биологического воздействия, определенную опасность представляет аэроионы. Источником аэроионов является корона, возникающая на проводах при напряженности Е >50 кВ/м. Концентрация аэроионов, превышающая 10 см, оказывает негативное влияние на человека. Допустимые уровни напряженности ЭСП установлены ГОСТ 12.1.045-84 "Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля". Допустимый уровень напряженности ЭСП устанавливается в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. ПДУ напряженности ЭСП устанавливается равный 60 кВ/м в течение 1 часа. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется. Допустимое время пребывания в ЭСП без средств защиты (tдоп) в часах определяется по формуле: