мвмв. Уметь анализировать условия конкретных рабочих мест и оценивать степень риска появления вредных факторов
 Скачать 7.38 Mb.
|
|
Тема 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ 9.1. Основные понятия, воздействие и физические характеристики Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) связано с тем, что в электромагнитном поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются и ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля; в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей, крови и т. п., после воздействия внешнего поля появляются ионные токи. Переменное электромагнитное поле вызывает нагрев тканей человека. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля. Чем больше напряженность поля и время воздействия, тем сильнее проявляются указанные эффекты. Избыточная теплота отводится путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако, начиная с величины 0,1 Вт/м 2 , называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты. Биологическое действие электромагнитных полей промышленной частоты на организм человека отличается от воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Длительное воздействие электромагнитных полей промышленной частоты на организм человека вызывает нарушение состояния сердечно-сосудистой и нервной систем. Это выражается в сильных болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса. Основным параметром, характеризующим биологическое действие электромагнитного поля промышленной частоты, является электрическая напряженность. Магнитная составляющая заметного влияния на организм не оказывает, так как в действующих установках напряженность магнитного поля промышленной частоты не превышает 25 А/м, а вредное биологическое действие проявляется при напряженностях 150 – 200 А/м. Наряду с биологическим действием электрическое поле обусловливает возникновение разрядов между человеком и 2 металлическим предметом, имеющим иной, чем у человека, потенциал, а ток разряда может вызвать судороги. Степень и характер воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона на организм определяются следующими параметрами: - плотностью потока энергии; - частотой излучения; - продолжительностью воздействия; - режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный); - размером облучаемой поверхности; - индивидуальными особенностями организма; - наличием сопутствующих дополнительных вредных факторов (повышенная температура окружающего воздуха свыше 28 °С, наличие рентгеновского излучения). Воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Могут появиться головные боли, повышение или понижение давления, нервно-психические расстройства, быстрое утомление. Увеличение источников электромагнитных полей приводит к возникновению, так называемого «электромагнитного смога», который оказывает вредное воздействие на человека в производственных условиях, среде обитания, а также на живые организмы биосферы Земли. Опасность воздействия электромагнитных полей усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств. Согласно нормативной документации [1] на рабочих местах могут присутствовать следующие электромагнитные поля (ЭМП): - электростатические поля (ЭСП); - постоянные магнитные поля (ПМП); - электрические и магнитные полей промышленной частоты 50 Гц (ЭП, МП ПЧ); 3 - электромагнитные поля на рабочих местах пользователей персональными компьютерами (ЭМП ПК) и средствами информационно-коммуникационных технологий (ЭМП ИКТ), - электрические и магнитные полея (ЭП, МП) в диапазоне частот 10 кГц - 30 кГц, - электромагнитные поля радиочастотного диапазона (ЭМП РД) в диапазоне 30 кГц - 300 ГГц. Источниками различного вида электромагнитных полей могут быть: - технологические установки для индукционной и диэлектрической термообработки различных материалов; - устройства радиосвязи, телевидения и другие устройситва формирования и передачи высокочастотных колебаний; - являются индукторы, конденсаторы, фидерные линии, соединяющие отдельные части генераторов, трансформаторы; - линии электропередач (ЛЭП), открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные, соединительные шины и вспомогательные устройства; - электромагниты, соленоиды, импульсные установки, литые и металлокерамические магниты. Электромагнитное поле характеризуется непрерывным распределением в пространстве, способностью распространяться со скоростью света, воздействовать на заряженные частицы и токи, вследствие чего энергия поля преобразуется в другие виды энергии. Основными параметрами электромагнитных полей являются: 1 - электрическая составляющая, измеряемая в В/м; 2 - магнитная составляющая, измеряемая в А/м; 3 - частота, измеряемая в Гц; 4 - длина волны, измеряемая в м; 5 - энергетическая экспозиция электрической составляющей 4 электромагнитного поля, измеряемая в ; 6 - энергетическая экспозиция магнитной составляющей электромагнитного поля, измеряемая в ; 7 - энергетическая экспозиция плотности потока энергии электромагнитного поля, измеряемая в ; 8 - плотность потока энергии (ППЭ), измеряемая в (Вт / м 2 ) (1 Вт / м 2 = 100 мкВт / см 2 ). Длина волны связана с частотой f следующим соотношением: где V C – скорость распространения электромагнитных волн, м/с (V C = 3 10 8 м/с); f – частота электромагнитных волн, Гц. Плотностью потока энергии называется количество энергии, переносимое электромагнитной волной через площадь в 1м 2 , расположенную перпендикулярно перемещению электромагнитной волны, в единицу времени. Пространство вокруг источника электромагнитного поля радиочастотного диапазона условно подразделяется на зоны: - ближняя зона (зону индукции); - дальняя зона (зону излучения). Граница между зонами является величина: где – длина волны. В зависимости от расположения зоны, характеристиками электромагнитного поля является: - в ближней зоне (где R ≤ λ/6) два показателя: составляющая вектора напряженности электрического поля (В/м) и составляющая вектора напряженности магнитного поля (А/м); ч ) м / В ( 2 ч ) м / А ( 2 ч ) м / Вт ( 2 , f V c , 2 R 5 - в дальней зоне (где R больше, чем λ/6) – используется один показатель: энергетическая характеристика, а именно — плотность потока энергии (ППЭ) (Вт/м 2 ). 9.2. Нормирование электромагнитных полей Нормирование электромагнитных полей регламентируется санитарно- эпидемиологическими правилами и нормативами СанПиН 2.2.4.3359-16 [1]. 9.2.1. Электростатическое поле (ЭСП) Оценка и нормирование ЭСП осуществляется по уровню электрического поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работающего за смену. Уровень ЭСП оценивают в единицах напряженности электрического поля (E) в международной системе единиц (СИ) измеряется в вольтах на метр [В/м] или в ньютонах на кулон [Н/Кл]. ПДУ напряженности электростатического поля (E ПДУ ) при воздействии менее 1 ч за смену устанавливается равным 60 кВ/м; при воздействии ЭСП более 1 часа за смену E ПДУ определяются по формуле: , где T - время воздействия, ч. В диапазоне напряженностей 20 - 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты (T ДОП ) определяется по формуле: T ДОП = (60 / E ФАКТ ) 2 , где E ФАКТ - измеренное значение напряженности ЭСП, кВ/м. При напряженностях ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется. При напряженностях ЭСП, превышающих ПДУ, требуется применение средств защиты. 9.2.2. Постоянное магнитное поле (ПМП) Оценка и нормирование ПМП осуществляется по уровню магнитного поля для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) ПДУ E 60 T 6 воздействия в зависимости от времени пребывания работающего в постоянном магнитном поле за смену. Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах измерения индукции магнитного поля (В) Тл (проводник, создающий магнитную индукцию 1 Тл это на 1 метр длины прямого проводника, перпендикулярного вектору магнитной индукции, с током силой 1 ампер действует сила 1 ньютон). ПДУ напряженности (индукции) ПМП на рабочих местах представлены в таблице 9.1. Таблица 9.1 ПДУ постоянного магнитного поля на рабочих местах Время воздействия за рабочий день, мин Условия воздействия общее локальное ПДУ напряженности, кА/м ПДУ магнитной индукции,mТл ПДУ напряженности, кА/м ПДУ магнитной индукции, mТл 10 24 30 40 50 11 - 60 16 20 24 30 61 - 480 8 10 12 15 9.2.3. Электрические поля промышленной частоты (50 Гц) Оценка и нормирование электрических полей (ЭП) частотой 50 Гц осуществляется по напряженности электрического поля (E) в В/м в зависимости от времени его воздействия на работающего за смену. Предельно допустимый уровень напряженности ЭП частотой 50 Гц на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м. При напряженностях в интервале 5…20 кВ/м включительно допустимое время пребывания T (ч) в ЭП рассчитывается по формуле: Т = 50 Е − 2, где E - напряженность ЭП в контролируемой зоне, кВ/м; 7 T - допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч. При напряженности 20…25 кВ/м допустимое время пребывания в ЭП составляет 10 мин. При напряженности ЭП, превышающей 25 кВ/м, требуется применение средств защиты. Работа без средств защиты запрещена. Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время необходимо находиться вне зоны влияния ЭП или применять средства защиты. Время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП (T ПР ) вычисляют по формуле: Т ПР = ∑ t E i T E i ≤ 1, n i=0 где T ПР - приведенное время, эквивалентное по биологическому эффекту пребыванию в ЭП нижней границы нормируемой напряженности; t E1 , t E2 ... t Ei - время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью E 1 , E 2 ...E i , ч; T E1 , T E2 ... T Ei - допустимое время пребывания для соответствующих контролируемых зон. Суммарное время не должно превышать 8 ч. Количество контролируемых зон определяется перепадом уровней напряженности ЭП на рабочем месте. Различие в уровнях напряженности ЭП контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м. 9.2.4. Магнитные поля промышленной частоты (50 Гц): Оценка и нормирование синусоидального (периодического) магнитного поля (далее - МП) частотой 50 Гц осуществляется по напряженности (H) в А/м или индукции (В) в Тл для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия в зависимости от времени пребывания работающего в переменном магнитном поле за смену. ПДУ воздействия магнитного поля частотой 50 Гц приведены в таблице 9.2. 8 Таблица 9.2. ПДУ синусоидального (периодического) магнитного поля частотой 50 Гц Время пребывания, ч Допустимые уровни МП, H [А/м] / B [мкТл] при воздействии общем локальном 1 1 600 / 2 000 6 400 / 8 000 2 800 / 1 000 3 200 / 4 000 4 400 / 500 1 600 / 2 000 8 80 / 100 800 / 1 000 ПДУ МП синусоидального (периодического) частотой 50 Гц внутри временных интервалов определяется в соответствии с кривой интерполяции, представленной на рис. 9.1. Рисунок 9.1 - Кривая интерполяции ПДУ магнитных полей частотой 50 Гц в зависимости от времени При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) синусоидального (периодического) МП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью. Допустимое время пребывания работника может быть реализовано 9 одноразово или дробно в течение рабочего дня. 9.2.5. Электромагнитные поля диапазона частот 10 кГц - 30 кГц (ЭП, МП) Оценка и нормирование электромагнитных полей осуществляется раздельно по напряженности электрического (E), в В/м, и магнитного (H), в А/м, полей в зависимости от времени воздействия. ПДУ напряженности электрического и магнитного поля при воздействии в течение всей смены составляет 500 В/м и 50 А/м соответственно. ПДУ напряженности электрического (E), в В/м, и магнитного (H), в А/м поля при продолжительности воздействия до 2 часов за смену составляет 1 000 В/м и 100 А/м соответственно. 9.2.6. Электромагнитные поля частот диапазона 30 кГц - 300 ГГц (ЭМП РД) Оценка и нормирование ЭМП диапазона частот 30 кГц - 300 ГГц осуществляется по величине энергетической экспозиции (ЭЭ). Энергетическая экспозиция в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц рассчитывается по формулам: ЭЭ E = E 2 · T, (В/м) 2 · ч, ЭЭ H = H 2 · T, (А/м) 2 · ч, где E - напряженность электрического поля, В/м; H - напряженность магнитного поля, А/м; T - время воздействия за смену, ч. Энергетическая экспозиция в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц рассчитывается по формуле: ЭЭ ППЭ = ППЭ · T, (мкВт/см 2 ) · ч, где ППЭ - плотность потока энергии (мкВт/см 2 ). ПДУ энергетических экспозиций (ЭЭ ПДУ ) на рабочих местах за смену представлены в таблице 9.4. Таблица 9.4 10 ПДУ энергетических экспозиций ЭМП диапазона частот 30 кГц - 300 ГГц Параметр ЭЭ пду в диапазонах частот, МГц 0,03 - 3,0 3,0 - 30,0 30,0 - 50,0 50,0 - 300,0 300,0 - 300000,0 ЭЭ E , (В/м) 2 · ч 20 000 7 000 800 800 - ЭЭ H , (А/м) 2 · ч 200 - 0,72 - - ЭЭ ППЭ , (мкВт/см 2 ) · ч - - - - 200 Для кратковременного воздействия (менее 0,2 ч за рабочую смену) ПДУ напряженности электрического и магнитного полей, плотности потока энергии ЭМП не должны превышать значений, представленных в таблице 9.5. Таблица 9.5 Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии ЭМП диапазона частот 30 кГц - 300 ГГц Параметр Максимально допустимые уровни в диапазонах частот (МГц) 0,03 - 3,0 3,0 - 30,0 30,0 - 50,0 50,0 - 300,0 300,0 - 300 000,0 E, В/м 500 300 80 80 - H, А/м 50 - 3,0 - - ППЭ, мкВт/см 2 - - - - 1 000 Для случаев облучения от устройств с перемещающейся диаграммой излучения (вращающиеся и сканирующие антенны с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 20) и локального облучения рук при работах с микрополосковыми устройствами предельно допустимый уровень плотности потока энергии для соответствующего времени облучения (ППЭ ПДУ ) рассчитывается по формуле: ППЭ ПДУ = K · ЭЭ ПДУ / T, где K - коэффициент снижения биологической активности воздействий; K = 10 - для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн; K = 12,5 - для случаев локального облучения кистей рук (при этом уровни воздействия на другие части тела не должны превышать 10 мкВт/см 2 ). 9.3. Методы и средства защиты от электромагнитных полей и излучений 11 Основными методами и средствами защиты от электромагнитных полей являются: 1) уменьшение мощности электромагнитного поля в источнике возникновения; 2) увеличение расстояния от источника до рабочего места; 3) изменение направленности электромагнитного излучения; 4) ограничение времени пребывания в опасной зоне; 5) обработка помещения материалами с наименьшими коэффициентами отражения; 6) применение радиопоглощающих материалов и поглотителей мощности, преобразующих энергию электромагнитного поля в тепловую, которая затем рассеивается; 7) размещение оборудования в отдельном помещении, применение дистанционного управления; 8) применение защитной сигнализации и блокировок; 9) применение защитных экранов из материалов с высокой электропроводностью и магнитной проницаемостью; 10) индивидуальные средства защиты. 9.3.1. Экранирование Наиболее эффективный способ защиты. Для отражающих экранов используют металлы (медь, латунь, алюминий, сталь), имеющие высокую проводимость. Экраны применяются в виде: - листов толщиной 0,5 мм (или по расчёту); - сетки из проволоки 0,1 1,0 мм с ячейками 1 1, 10 10 мм (в зависимости от , сторона ячейки должна быть ). Форма экранов: замкнутые (камеры); незамкнутые (щит, П-образный, полусфера и т.п.). При использовании экранов ЭМ энергия поглощается в поверхностном слое металла, частично отражаясь в сторону источника. Основная 12 характеристика экрана - эффективность экранирования, т.е. степень ослабления ЭМП Э = σ /σ с экр Экраны долны быть заземлены. Частично отраженную от экранов и оборудования энергию поглощают с помощью радиопоглощающих покрытий из непроводящих материалов (каучук, поролон и др., с проводящими добавками), где энергия рассеивается в виде тепловых потерь. Другой вид поглощающих покрытий действует по принципу вычитания амплитуд прямой и запаздывающей отражённых волн. Это интерференционные поглощающие покрытия. При невозможности экранировать источник и защититься от утечки, экранируют рабочее место, используя эластичные материалы для чехлов, спецодежды (х/б ткань с металлическим проводом в виде сетки с ячейкой 0,5 мм). Площадь нормируется от 40 до 70 м 2 в зависимости от мощности источника. Металлические предметы и оборудование, отражающие предметы и оборудование, отражающие утечки энергии, удаляют. В условиях производства, связанного с воздействием ЭМП на работающих, все изолированные от земли крупногабаритные металлоконструкции, машины, механизмы и другие металические объекты должны быть заземлены. Дополнительная литература 1. СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» |