В.Ф. Панин
Защита биосферы от энергетических воздействий
Конспект лекций. – Томск: ТПУ, 2009. – 62 с.

Глава 2. Защита окружающей среды от электромагнитных (радиочастотных) загрязнений

2.3. Нормирование электромагнитных полей

Для оценки уровня ЭМП используются разные характеристики ЭМП: в диапазоне 0 … 300 МГц используется электрическая и магнитная напряжённости ЭМП (Е и Н, В/м, А/м), в диапазоне 300 МГц … 300 ГГц – плотность потока энергии (w, Вт/м² или мкВт/см²). Для измерения напряжённостей ЭМП используют прибор ИЭМП с дипольной и рамочной антеннами и преобразователями для измерения напряжённостей в разных частотных диапазонах, для измерения мощности излучения – прибор       ПЗ — 40, снабжённый сменными антеннами.

В настоящее время допустимо считать, что биологический эффект ЭМП в диапазоне 300 МГц … 300 ГГц слабо зависит от частоты, поэтому обсуждение различных аспектов нормирования в этом диапазоне ведётся на примере СВЧ-полей.

СВЧ-поля проникают в биообъекты на глубину, равную 1/40 длины волны, поэтому сантиметровые и миллиметровые волны поглощаются, в основном, кожей, при этом большая часть энергии выделяется в виде тепла. Излучения с большими длинами волн проникают глубже и влияют на внутренние органы.

В части биологической эффективности СВЧ-полей достаточно надёжно известно следующее:

1) при w до 10 мкВт/см² стойких генетических нарушений нет;

2) при w ³ 100 мкВт/см² бионарушения связаны с повышением температуры тела, особенно нагреваются бессосудистые органы: хрус-талик (последствия-катаракта), семенники (импотенция) и т.д., нару-шаются также обменные процессы в центральной нервной системе;

3) тяжесть биоповреждений при воздействии СВЧ-полей в нетепловом диапазоне пропорциональна длительности облучения и степени напряжения адаптационных механизмов к другим факторам среды. При хроническом воздействии нетепловых доз СВЧ-излучения наблюдаются головные боли, быстрая утомляемость, неврозы, нарушения сна, артериального давления, сердечно-сосудистой деятельности, состава крови.

Логика нормирования СВЧ-полей: под ПДУ следует понимать минимальную w, выше которой в организме возникают стойкие функциональные изменения, то есть в зоне запредельного торможения (см. начало раздела 4). Так, для излучения с l = 10 см такие нарушения установлены при w > 1000 мкВт/см². Взяв коэффициент запаса, равный 10, можно определить, таким образом, предельно допустимый уровень (ПДУ) = 100 мкВт/см².

Согласно СанПиН 2.2.4.1191 – 03, определяющих нормирование ЭМП в производственных условиях для диапазона 10 кГц…300 ГГц ПДУ определяется по формуле:

 ,                                                (1)

где W – нормированное значение допустимой энергетической нагрузки (по [31] — энергетической экспозиции); W = 200 мкВт×ч/см² для всех случаев облучения, кроме случая вращающихся и сканирующих антенн, когда W = 2000 мкВт ×ч/см²; t  – время пребывания в зоне облучения.

Однако значения ПДУ не должны превосходить 1000 мкВт/см² в любых случаях, а при наличии рентгеновского излучения (в пределах норм радиационной безопасности) или температуры выше 28°С ПДУ не должен превосходить 100 мкВт/см². Например, по (1) для случая вращающихся или сканирующих антенн, W = 2000 мкВт×ч/см², для t = 0,1 час величина ПДУ = 2000 (мкВт×ч/см²)/0,1ч. = 20000 мкВт/см², но этот уровень СВЧ-поля недопустим, так как он ограничен величиной 1000 мкВт/см².

Таблица 5 — Предельно допустимые значения энергетической экспозиции

Напоминаем, что всё изложенное выше по нормированию ЭМИ для диапазона 300 МГц … 300 ГГц, относится к персоналу или к рабочей зоне.

Для территории жилой застройки, мест отдыха, помещений, рабочих мест лиц до 18 лет и беременных женщин ПДУ составляет 10 мкВт/см², а для случая облучения населения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования, – 100 мкВт/см². [31].

Для всего диапазона радиочастотных ЭМИ (300МГц … 300ГГц) значения предельно допустимых энергетических экспозиций по электри-ческой и магнитной составляющим, а также по плотности потока энергии (соответственно ЭЭ_{э ПДУ}, ЭЭ_{м ПДУ}, ЭЭ_{ППЭ ПДУ}) для персонала [31] представлены в таблице 5, максимально допустимые значения интен-сивности ЭМИ для персонала – в таблице 6 [32].

Таблица 6 —  Максимально допустимые значения интенсивности ЭМИ

ПДУ ЭМИ радиочастот для населения [31] приведены в таблицах 7 и 8 [32].

Таблиц7 — ПДУ ЭМИ для населения

* — кроме телевизионных (см. таблицу 8) и радиолокационных станций, работающих в режиме кругового обзора (сканирования);

** — для случаев облучения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования.

Низкочастотные ЭМП (0 … 10кГц) представляют собой значимый экологический фактор. Так, геомагнитное поле (ГМП) защищает живое вещество планеты от электрически заряженных частиц космического происхождения, и существенное изменение ГМП может привести к дестабилизации биосферы, причём не на энергетическом, но на ин-формационном уровне: например, сезонная миграция большого числа разнообразных животных связана с их способностью ориентироваться по силовым линиям ГМП.

Таблица 8 — ПДУ ЭМИ радиочастот, создаваемые телевизионными станциями

          Низкочастотные магнитные поля в связи с практическим отсутсвием ослабления тканью живого вещества оказывают влияние на все органы, ткани, клетки, молекулы биообъекта. Так, хроническое воздействие магнитного поля 50 Гц напряжённостью около 640 А/м приводит к возрастанию летальности лабораторных животных (на 20 %) и к напряжению адаптационных процессов в системе надпочечных желёз, снижению половой потенции у самцов белых мышей. Низкочастотные электрические поля экранируются и ослабляются живыми организмами, но отрицательно влияют на физиологическое состояние животных: поражаются кожа, волосяной покров, семенники, стимулируется развитие онкозаболеваний, импотенции, стерильности.

          В качестве ПДУ ЭМП 50Гц – основной источник ЭМП 50Гц – воздушные линии электропередачи (ЛЭП) – приняты следующие значения напряжённости электрического поля, кВ/м [33]: в жилых помещениях – 0,5; в зоне жилой застройки – 1,0; в населённой местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зелёные зоны, земли посёлков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населённых пунктов в пределах черты этих пунктов), а также на территории огородов и садов – 5; на участках пересечения ЛЭП с автомобильными дорогами I – IV категорий — 10; в ненаселённой местности (незастроенные местности, даже часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельхозугодья) – 15; в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельхозмашин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения — 20 кВ/м.

          Для зон около радиотехнических объектов и телевизионных   станций СВЧ-диапазона в основу нормирования положены «Санитарные правила …» [31].

          При одновременном воздействии нескольких источников суммарное значение параметров ЭМП, например, напряжённости электрической составляющей ЭМП, определяется из соотношения:

 ,

где Е₁, Е₂, … , Е_n – напряжённости электрического поля, создаваемые каждым передатчиком в контролируемой точке данного диапазона, В/м.

          Суммарная плотность потока энергии, w, от n источников на прилегающей территории для диапазона частот ЭМИ 300МГц … 300ГГц равна:

w = w₁ + w₂ + … + w_n .

При наличии нескольких источников излучения, работающих в разных радиочастотных диапазонах, напряжённости поля Е₁, Е₂ …, Е_n, создаваемые n источниками ВЧ, и плотности потока энергии w₁, w₂, … w_n, создаваемые N источниками СВЧ, на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) должны соответствовать требованию:

.