Общая характеристика электромагнитного импульса. Источники электромагнитных полей

Начиная с 1998 года программа ВОЗ включает в сферу своих интересов проблему воздействия ЭМП на окружающую среду и элементы экосистем (ICNIRP, 2000).

Важным органом практической реализации обеспечения электромагнитной безопасности играет Международная Комиссия по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP). Но до настоящего времени ее деятельность направлена, прежде всего, на обеспечение электромагнитной безопасности человека. 
 По отдельным направлениям проблемы ВОЗ сотрудничает с другими международными организациями – Международным агентством по изучению рака, Международной электротехнической комиссией, Международным радиотехническим союзом и другими.

Вопросы регулирования загрязнения окружающей среды электромагнитным полем и контролем источников обычно решают профильные государственные учреждения, ведающие связью, телекоммуникациями, энергетикой и природоохранные организации. Так в США это Агентство по охране окружающей среды (US Environment Protection Agency), в Германии – Министерство по охране окружающей среды и ядерной безопасности (Bundes ministerium f u r Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit), в Нидерландах Министерство строительства, территориального планирования и охраны окружающей среды (Department of Housing, Spatial Planning and the Environment) и др.

Отдельными вопросами регулирования уровня ЭМП в окружающей среде занимаются органы по ионизирующим излучениям (специальный департамент в системе Агентства по охране окружающей среды США (US Environment Protection Agency), Национальный совет по радиационной защите Великобритании (National Radiological Protection Board), Департамент по радиационной защите Швеции (Swedish Radiation Protection Authority), Федеральное агентство по радиационной защите Германии (German Federal Office for Radiation Protection).

Во многих странах имеются долгосрочные международные и национальные программы по оценке опасности ЭМП для населения. Например, Международный проект ВОЗ «ЭМП и здоровье», программа ЕС COST, Национальная программа исследований США электрических и магнитных полей и распространения общественной информации (EMF RAPID). Свои программы также имеют: Швеция, Финляндия, Франция, Великобритания, Австралия, Япония, Германия, Дания, Канада.

Однако необходимо подчеркнуть, что основной целью большинства проводимых научно-исследовательских программ является оценка последствий и опасности влияния ЭМП разных источников применительно к человеку. Исследования по оценке влияния ЭМП на окружающую среду если и проводились, то, прежде всего, с целью экологической легализации различных устройств-источников ЭМП.

Например, Программа экологического мониторинга США 1982–1993 (Ecological Monitoring program) которая проводилась Военно-морским флотом США, где изучалось влияние телекоммуникационной системы, работающей в КНЧ диапазоне на биоту и экологические взаимоотношения видов. Изучались физиологические, экологические параметры наземных, водных экосистем. В рамках программы исследований High frequency Active Auroral research program (HAARP) изучалась экологическая опасность системы наблюдения за атмосферными и космическими процессами; Программа Ground Based Radar program проводилась с целью изучения биологической активности сети радаров военного назначения (ICNIRP, 2000).

Широкомасштабные исследования были проведены в США для изучения влияния на экосистемы различных радиопередающих установок, таких как: The Next Generation Weather Radar system (NEXRAD) включающей 175 высокоэнергетических радаров; Ground Wave Emergency Network (GWEN) system аварийной системы коммуникации ВСС США; Electromagnetic pulse radiation environment simulator for ships (EMPRESS II) – системы, предназначенной для усиления электромагнитного импульса при внеатмосферном ядерном взрыве.

Все эти исследования проводились на стадии экологической оценки проектов и установок с целью подготовки экологического паспорта. Результаты всех этих исследований не были использованы для разработки нормативов по ЭМП для окружающей среды. Этот вопрос в международном научном сообществе стал подниматься сравнительно недавно. В настоящее время идет накопление, обобщение и критическая оценка теоретического и экспериментального материала, формирование подходов и разработка критериев экологического нормирования.

В Российской Федерации (и бывшем СССР) в качестве основного критерия санитарно-эпидемиологического нормирования воздействия ЭМП в принято положение, в соответствии с которым безопасным для человека считается ЭМП такой интенсивности, нахождение в котором не приводит к даже временному нарушению гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также к напряжению защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени.

Первые нормативы были разработаны с целью регламентации ЭМП в условиях профессионального воздействия. В связи с резко возросшим темпом распространения источников ЭМП, их приближением к местам постоянного пребывания человека и общим увеличением электромагнитного загрязнения возникла необходимость разработки нормативов для условий непрофессионального воздействия, в т. ч. для населения.

На основании анализа результатов многочисленных исследований, в т. ч. экспериментов с хроническим воздействием в период с 1950 по 1990 гг. в СССР были определены предельно допустимые значения для условий профессионального и непрофессионального воздействия постоянного электрического и магнитного полей, электромагнитного поля промышленной частоты (50 Гц) и радиочастотного диапазона (10 кГц – 300 ГГц).

В качестве базовой величины принята величина энергетической экспозиции (энергетической нагрузки) в падающем ЭМП. При определении ПДУ интенсивности ЭМП, прежде всего, рассматривалось т. н. нетепловое (низкоуровневое), или информационное действие ЭМП, т.е. влияние ЭМП на процессы обмена информацией между различными органами и тканями, вызывающее нарушение гомеостаза.

Вместе с тем, существующая система санитарно-эпидемиологического нормирования ЭМП в Российской Федерации имеет существенные недостатки. Так, например, отсутствуют ПДУ, регламентирующие воздействие магнитной составляющей ЭМП во всем рассматриваемом частотном диапазоне (0 – 300 ГГц) для условий непрофессионального воздействия, прежде всего магнитного поля промышленной частоты 50 Гц. Необходимо создание ПДУ для квазистатического и низкочастотного (до 30 Гц) ЭМП, создаваемого транспортом на электротяге, медицинским оборудованием и т.п., а также для ЭМП в диапазоне частот 50 Гц – 10 кГц. Кроме того, в имеющихся на сегодняшний день нормативах не рассматривается модифицирующее влияние модуляции ЭМП, в том числе импульсного воздействия, а также других факторов окружающей среды (физических и химических).

При этом полное или частичное заимствование ПДУ (менее жестких по сравнению с российскими), содержащихся в стандартах по электромагнитной безопасности зарубежных стран и международных организаций, например, Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), в настоящее время не представляется возможным из-за принципиальных отличий в философии санитарно-эпидемиологического нормирования в России и за рубежом.

В настоящее время из-за увеличения электромагнитного загрязнения, появления новых видов источников ЭМП и их широкого распространения возникла необходимость регламентации воздействия  ЭМП на окружающую среду (10). 

В РФ национальным научно-координационным органом в области электромагнитной безопасности является Российский национальный комитет по защите от неионизирующих излучений (РНКЗНИ), который проводит оценку состояния знаний о влиянии неионизирующего излучения на здоровье и благополучие человека, составляет научно-обоснованные рекомендации по снижению облучения ЭМП.

Председатель РНКЗНИ профессор Ю. Григорьев ещё в начале 2002 г. обращался к средствам массовой информации с обеспокоенностью в связи с ростом производства продукции, связанной с излучением вредных электромагнитных полей.

РНКЗНИ проведены Международные конференции: «Проблемы электромагнитной безопасности человека. Фундаментальные и прикладные исследования. Нормирование ЭМП: философия, критерии и гармонизация» (1999, 2002 г.). Кроме этого, в рамках конференции в Санкт-Петербурге проведен круглый стол (23 сентября 2002 г.), где обсуждались результаты широкомасштабных исследований хронического облучения ЭМП, проведенных в бывшем СССР, на основании, которых, были разработаны гигиенические нормативы по ЭМП.

В свете международной гармонизации стандартов по ЭМП эти материалы представляют собой большую ценность и актуальность, а также вызывают большой интерес со стороны зарубежных ученых. Члены РНКЗНИ постоянно следят за научными публикациями и периодически выпускают справочно-аналитические обзоры научной литературы, посвященные физическим характеристикам ЭМП, источникам и возможным негативным биологическим эффектам. При составлении аналитического обзора РНКЗНИ оценивает научную достоверность, своевременность и надежность каждого доклада. РНКЗНИ также проводит пропаганду предупредительного принципа в отношении ЭМП, делая заявления, составляя практические рекомендации и публикуя труды научных симпозиумов.

Членами РНКЗНИ проводятся работы по обобщению информации по санитарно-гигиеническим документам, требующих совершенствования и доработки, в условиях быстрого развития новых технологических установок и устройств, излучающих ЭМП, определены приоритеты. РНКЗНИ проводит работу совместно с ICNIRP, а также с международной программой ВОЗ «Электромагнитные поля и здоровье человека».

  Способы и средства защиты человека от воздействия электромагнитных полей

Защита человека от неблагоприятного биологического действия ЭМП строится по следующим основным направлениям:

·  организационные мероприятия;

·  инженерно-технические мероприятия;

·  лечебно-профилактические мероприятия.

Организационные мероприятия по защите от ЭМП

К организационным мероприятиям по защите от действия ЭМП относятся: выбор режимов работы излучающего оборудования, обеспечивающего уровень излучения, не превышающий предельно допустимый, ограничение места и времени нахождения в зоне действия ЭМП (защита расстоянием и временем), обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем ЭМП.

Защита временем применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. В действующих ПДУ предусмотрена зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения.

Защита расстоянием основывается на падении интенсивности излучения, которое обратно пропорционально квадрату расстояния и применяется, если невозможно ослабить ЭМП другими мерами, в том числе и защитой временем. Защита расстоянием положена в основу зон нормирования излучений для определения необходимого разрыва между источниками ЭМП и жилыми домами, служебными помещениями и т. п.

Для каждой установки, излучающей электромагнитную энергию, должны определяться санитарно-защитные зоны в которых интенсивность ЭМП превышает ПДУ. Границы зон определяются расчетно для каждого конкретного случая размещения излучающей установки при работе их на максимальную мощность излучения и контролируются с помощью приборов. В соответствии с ГОСТ 12.1.026-80 зоны излучения ограждаются либо устанавливаются предупреждающие знаки с надписями: «Не входить, опасно!».

Инженерно-технические мероприятия по защите населения от ЭМП

Инженерно-технические защитные мероприятия строятся на использовании явления экранирования электромагнитных полей непосредственно в местах пребывания человека либо на мероприятиях по ограничению эмиссионных параметров источника поля. Последнее, как правило, применяется на стадии разработки изделия, служащего источником ЭМП.

Одним из основных способов защиты от электромагнитных полей является их экранирования в местах пребывания человека. Обычно подразумевается два типа экранирования: экранирование источников ЭМП от людей и экранирование людей от источников ЭМП. Защитные свойства экранов основаны на эффекте ослабления напряженности и искажения электрического поля в пространстве вблизи заземленного металлического предмета.

От электрического поля промышленной частоты, создаваемого системами передачи электроэнергии, осуществляется путем установления санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов. Защита от магнитного поля промышленной частоты практически возможна только на стадии разработки изделия или проектирования объекта, как правило снижение уровня поля достигается за счет векторной компенсации поскольку иные способы экранирования магнитного поля промышленной частоты чрезвычайно сложны и дороги.

Основные требования к обеспечению безопасности населения от электрического поля промышленной частоты, создаваемого системами передачи и распределения электроэнергии, изложены в Санитарных нормах и правилах "Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты"№ 2971-84.

При экранировании ЭМП в радиочастотных диапазонах используются разнообразные радиоотражающие и радиопоглощающие материалы.

К радиоотражающим материалам относятся различные металлы. Чаще всего используются железо, сталь, медь, латунь, алюминий. Эти материалы используются в виде листов, сетки, либо в виде решеток и металлических трубок. Экранирующие свойства листового металла выше, чем сетки, сетка же удобнее в конструктивном отношении, особенно при экранировании смотровых и вентиляционных отверстий, окон, дверей и т. д. Защитные свойства сетки зависят от величины ячейки и толщины проволоки: чем меньше величина ячеек, чем толще проволока, тем выше ее защитные свойства. Отрицательным свойством отражающих материалов является то, что они в некоторых случаях создают отраженные радиоволны, которые могут усилить облучение человека.

Более удобными материалами для экранировки являются радиопоглощающие материалы. Листы поглощающих материалов могут быть одно - или многослойными. Многослойные - обеспечивают поглощение радиоволн в более широком диапазоне. Для улучшения экранирующего действия у многих типов радиопоглощающих материалов с одной стороны впрессована металлическая сетка или латунная фольга. При создании экранов эта сторона обращена в сторону, противоположную источнику излучения.

Несмотря на то, что поглощающие материалы во многих отношениях более надежны, чем отражающие, применение их ограничивается высокой стоимостью и узостью спектра поглощения.

В некоторых случаях стены покрывают специальными красками. В качестве токопроводящих пигментов в этих красках применяют коллоидное серебро, медь, графит, алюминий, порошкообразное золото. Обычная масляная краска обладает довольно большой отражающей способностью (до 30%), гораздо лучше в этом отношении известковое покрытие.

Радиоизлучения могут проникать в помещения, где находятся люди через оконные и дверные проемы. Для экранирования смотровых окон, окон помещений, застекления потолочных фонарей, перегородок применяется металлизированное стекло, обладающее экранирующими свойствами. Такое свойство стеклу придает тонкая прозрачная пленка либо окислов металлов, чаще всего олова, либо металлов - медь, никель, серебро и их сочетания. Пленка обладает достаточной оптической прозрачность и химической стойкостью. Будучи нанесенной на одну сторону поверхности стекла она ослабляет интенсивность излучения в диапазоне 0,8 – 150 см на 30 дБ (в 1000 раз). При нанесении пленки на обе поверхности стекла ослабление достигает 40 дБ (в 10000 раз).