Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ), являющиеся частью сверхнизкочастотного диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространены как в производственных условиях, так и в условиях быта. Диапазон промышленной частоты представлен в нашей стране частотой 50 Гц (в ряде стран Американского континента 60 Гц). Основными источниками ЭМП ПЧ, создаваемыми в результате деятельности человека, являются различные типы производственного и бытового электрооборудования переменного тока.

Поскольку соответствующая частоте 50 Гц длина волны составляет 6000 км, человек подвергается воздействию фактора в ближней зоне. В связи с этим, гигиеническая оценка ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по электрической и магнитной составляющим (ЭП и МП ПЧ).

Особого внимания заслуживают высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), создающие в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты (50 Гц). Расстояния, на которые распространяются эти поля, достигают десятков метров. Размеры опасной зоны, зависят от величины протекающего тока или от нагрузки линии. В связи с тем, что нагрузка ЛЭП неоднократно изменяется даже в течение суток, то и размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также не постоянны.

Источники электрических полей промышленной частоты. Множество высоковольтных линий электропередач - ЛЭП (до 1150 кВ) создаёт возможность неблагоприятного воздействия ЭМП промышленной частоты на персонал, обслуживающий действующие подстанции, а также на производящих строительные, монтажные, наладочные работы в зоне ЛЭП. Интенсивность ЭМП промышленной частоты оценивают по напряженности электрической составляющей. Напряженность электрических полей (НЭП), создаваемая ЛЭП, зависит от напряжения на линии, высоты подвеса токонесущих проводов и удаления от них. Степень воздействия НЭП на организм человека зависит от напряжённости поля и от времени пребывания в нём.

Ремонтные работы на ЛЭП и открытых распределительных устройствах (ОРУ) выполняются, как правило, в условиях повышенной напряженности электрического и магнитного полей. В зависимости от характера выполняемых работ время облучения персонала может составлять от нескольких минут до нескольких часов за смену.

В производственных условиях источниками электрического и магнитного полей промышленной частоты являются силовое и электрораспределительное оборудование, трансформаторы, электропечи и др.

Достаточно мощными источниками магнитного поля в диапазоне 0-1000 Гц является транспорт на электрической тяге - электропоезда, вагоны метрополитена, троллейбусы, трамваи и т.п. Максимальное значение магнитной индукции в пригородных электропоездах достигает 75 мкТл. Среднее значение магнитной индукции на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мкТл.

ЭМП РЧ диапазона ВЧ и ОВЧ

ЭМП РЧ диапазона ВЧ и ОВЧ широко применяются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, для нагрева диэлектриков в высокочастотном электрическом поле (сварка полимерной пленки при изготовлении обложек для книг, папок, пакетов, игрушек, спецодежды, полимеризация клея при склейке деревянных изделий, нагрев пластмасс и преспорошков и др.). Нагрев диэлектриков осуществляется в основном электрической составляющей ЭМП. Установки диэлектрического нагрева преимущественно работают на частотах 27, 39 и 40 МГц.

УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны)

Электромагнитные волны диапазонов УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны) используются в радиолокации, радионавигации, для радио- релейной связи, многоканальной радиосвязи, радиоастрономии, в радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии и т.д. Иногда ЭМП УВЧ-диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов и т.д.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭМП

Взаимодействие внешних ЭМП с биологическими объектами происходит путем наведения внутренних полейи электрических токов, величина и распределение которых в теле человека зависит от целого ряда параметров, таких как размер, форма, анатомическое строение тела, электрические и магнитные свойства тканей (диэлектрическая и магнитная проницаемости и удельная проводимость), ориентация тела относительно векторов электрического и магнитного полей, а также от характеристик ЭМП (частота, интенсивность, модуляция, поляризация и др.).

С этих позиций в спектре ЭМП РЧ можно выделить 3 области:

- ЭМП с частотой до 30 МГц, для которого характерно быстрое падение величины поглощения с уменьшением частоты (приблизительно пропорционально квадрату частоты).

- ЭМП с частотой более 10 ГГц, для которой характерно быстрое затухание энергии ЭМП при проникновении внутрь ткани: практически вся энергия поглощается в поверхностных слоях биоструктур.

- ЭМП с частотой 30 МГц - 10 ГГц. Характерно наличие ряда максимумов поглощения, при которых тело как бы втягивает в себя поле и поглощает энергии больше, чем приходится на его поперечное сечение. В этом случае резко проявляются интерференционные явления, приводящие к возникновению локальных максимумов поглощения, так называемых «горячих пятен». Для человека условия возникновения локальных максимумов поглощения в голове имеют место на частотах 750-2500 МГц, а максимум, обусловленный резонансом с общим размером тела, лежит в диапазоне частот 50-300 МГц.

Основой биологического действия ЭМИ являются следующие эффекты:

Термический эффект электромагнитных полей своеобразен и отличается от теплового действия уже изученных физических факторов тем, что имеет свою специфическую топографию, не сравнимую с другими тепловыми воздействиями.

Пороговые интенсивности теплового действия электромагнитных волн сверхвысокой частоты находятся в пределах 10-15 мВт/см².

При облучении микроволнами тканей живого организма степень нагреваемости их зависит от многих физических факторов:

- частоты,

- диэлектрических свойств тканей,

- скорости кровотока,

- размеров облучаемого объекта,

- интенсивности облучения,

- длительности облучения и др.

К критическим органам и системам относят центральную нервную систему, глаза, гонады и, возможно, кроветворная система. Описаны эффекты со стороны сердечно-сосудистой и нейроэндокринной систем, иммунитета, обменных процессов. В последние годы появились данные об индуцирующем влиянии ЭМП на процессы канцерогенеза.

Специфическое действие микроволн. Связано с молекулярным механизмом поглощения сверхвысокочастотной энергии по типу резонансного поглощения и не сопровождается морфологическими изменениями в органах и тканях живого организма.

Но эти стороны «специфического» действия СВЧ ЭМИ полностью не раскрыты, и по этому вопросу в литературе имеются противоречивые данные.

«Специфическое» действие вызывает локальное нагревание отдельных структур, а тепловое – общее нагревание организма.

Поэтому качественной разницы между тепловым и «специфическим» действием сверхвысокочастотных электромагнитных полей нет, потому что в их основе лежит один вид энергии, который при нетепловом воздействии микроволн вызывает селективный микронагрев.