Источники и характеристики электромагнитных полей. Их воздействие на организм человека

Санкт-Петербургский  государственный политехнический  университет

Кафедра Управления в социально-экономических  системах 
 
 
 

      Курсовая  работа 

      Источники и характеристики электромагнитных полей. Их воздействие на организм человека. Нормирование электромагнитных полей. 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2010

 

Содержание

 

Введение 

   В современных  условиях научно-технического прогресса  в результате развития различных  видов энергетики и промышленности электромагнитные излучения занимают одно из ведущих мест по своей экологической и производственной значимости среди других факторов окружающей среды. 
 

Общая характеристика электромагнитного  поля 

   Электромагнитное  поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязанные переменные электрическое поле и магнитное поле. Взаимная связь электрического и магнитного полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появлению другого: переменное электрическое поле, порождаемое ускоренно движущимися зарядами (источником), возбуждает в смежных областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т. д. Таким образом, электромагнитное поле распространяется от точки к точке простран­ства в виде электромагнитных волн, бегущих от источника. Благодаря конечности скорости распространения электромагнитное поле может существовать автономно от породившего его источника и не исчезает с устранением источника (например, радиоволны не исчезают с прекращением тока в излучившей их антенне). 
 

Характеристики электромагнитных полей 

   Известно, что около проводника, по которому протекает ток, возникают одновременно электрическое и магнитное поля. Если ток не меняется во времени, эти поля не зависят друг от друга. При переменном токе магнитное и электрическое поля связаны между собой, представляя единое электромагнитное поле.

   Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию.

   Частота электромагнитного поля — это число колебаний поля в секунду. Единицей измерения частоты является герц (Гц) — частота, при которой совершается одно колебание в секунду.

   Длина волны — это расстояние между  двумя ближайшими друг к другу  точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

   Поляризация — это явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля  или напряженности магнитного поля.

   Электромагнитное  поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда.  
 

Источники электромагнитных полей 

   В целом  общий электромагнитный фон состоит  из источников естественного (электрические и магнитные поля Земли, радиоизлучения Солнца и галактик) и искусственного (антропогенного) происхождения (телевизионные и радиостанции, линии электропередачи, электробытовая техника). Источниками электромагнитных излучений также служат радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы термических установок, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, генераторы сверхвысоких частот и др.

   Современные геодезические, астрономические, гравиметрические, аэрофотосъёмочные, морские геодезические, инженерно-геодезические, геофизические работы выполняются с использованием приборов, работающих в диапазоне электромагнитных волн, ультравысокой и сверхвысокой частот, подвергая работающих опасности с интенсивностью облучения до 10 мкВт/см². 
 

Воздействие электромагнитных полей  на организм человека 

   Электромагнитные  поля человек не видит и не чувствует  и именно поэтому не всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают  вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей. При определённой интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующимся теплом.

   Нагрев  особенно опасен для органов со слаборазвитой  сосудистой системой с неинтенсивным  кровообращением (глаза, мозг, желудок  и др.). При облучении глаз в  течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту.

   Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное  влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ.

   Длительное  воздействие электромагнитного  поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса.

   Оценка  опасности воздействия электромагнитного  поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощённой телом человека. 
 

Нормирование  электромагнитных полей 

ЭМП любой  частоты имеет 3 условные зоны в зависимости  от расстояния X до источника:

• Зону индукции (пространство с радиусом Х< l/2P);
• Промежуточную зону (зону дифракции);
• Волновую зону, Х>=2Pl

      Рабочие места вблизи источников ВЧ полей  попадают в зону индукции. Для таких  источников уровни облучений нормированы  величиной напряжённости электрического Е(В/м) и магнитного Н(А/м) полей.

      ГОСТом 12.1.006-84 установлены ПДУ на рабочем месте в течении всего рабочего дня:

 

   Работающие  с генератором СВЧ попадают в  волновую зону. В этих случаях нормируется энергетическая нагрузка на организм человека W (мкВт*ч/см.кв.) W = 200 мкВт*ч/см.кв. – для всех случаев облучения, исключая облучение от врвщающихся и сканирующих антенн – для них W = 2000 мкВт*ч/см.кв. Предельно допустимую плотность потока энергии (ПДУ) σ_доп (мкВт/см.кв) вычисляются по формуле σ_доп = W / Т, где Т – время работы в часах в течении рабочего дня. Во всех случаях σ_доп  ≤ 1000 мкВт/см.кв.

   Национальные  системы стандартов являются основой  для реализации принципов электромагнитной безопасности. Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы ограничивающие уровни электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) для различных условий облучения и различных контингентов.

   В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных  стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные  документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.

   Государственные стандарты по нормированию допустимых уровней воздействия электромагнитных полей входят в группу Системы  стандартов безопасности труда - комплекс стандартов, содержащих требования, нормы  и правила, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Они являются наиболее общими документами и содержат:

• требования по видам соответствующих опасных и вредных факторов;
• предельно допустимые значения параметров и характеристик;
• общие подходы к методам контроля нормируемых параметров и методы защиты работающих.

   Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности приведены в таблице 1.

   Таблица 1.

   Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности

 

   Санитарные  правила и нормы регламентируют гигиенические требования более  подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также  к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. Как правило, санитарные нормы сопровождаются Методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

   В зависимости  от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности, для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение. ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.

   Перечень  Санитарных правил и Норм РФ для  различных категорий облучаемых приведен в таблицах 2 и 3.

   Таблица 2.

   Санитарные  нормы и правила для условий  профессионального облучения электромагнитными  полями