Электромагнитные поля» относится к части электромагнитных излучений, частотный диапазон которых лежит в пределах от 0 Гц до 300 ГГц.

Электрические и магнитные процессы подробно представлены в специальном разделе физики. Основу этих процессов составляют электромагнитные взаимодействия, которые по разнообразию своих проявлений играют в природе и технике исключительно важную роль. В электродинамике под словами «электрический заряд» и «электрически заряженное тело» понимается твердое тело с избытком (отрицательно заряженное тело) или с недостатком (положительно заряженное тело) электронов.

Для объяснения происхождения сил, действующих между покоящимися или движущимися зарядами, существует понятие электри- ческого поля. Для количественной характеристики электрического поля имеется специальная физическая величина - напряженность электрического поля (Е), которая измеряется силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку. Единицей электрического поля является 1 В/м.

Когда по проводнику течет ток, он создает собственное магнитное поле (В). Поскольку магнитных зарядов не существует, силовые линии магнитного поля всегда замкнуты.

Электромагнитное поле можно описать двумя векторами - напряженностью электрического поля Е и индукцией магнитного поля В. Вместе с тем электричество и магнетизм всегда должны рассматриваться в совокупности, как одно электромагнитное поле.

Определить электромагнитное поле в некоторой точке пространства, например в воздухе, значит определить векторы Е и В в каждый момент времени в каждой точке пространства. Векторные величины являются силовыми характеристиками электромагнитного поля. В Международной системе единиц (СИ) величины, связанные с электромагнитным полем, именуются электрическими. В качестве основной электрической величины выбрана сила электрического тока (I) с единицей измерения ампер.

По временной зависимости величины, характеризующие электромагнитное поле, подразделяются на следующие основные виды: постоянные (не зависящие от времени), гармонические и произволь- ные периодические колебания, импульсы, шумы, модулированные по амплитуде.

Постоянное электрическое поле часто называют электростатическим. Оно создается заряженными диэлектрическими или металлическими телами. Самую простую структуру имеет электростатическое поле равномерно заряженной плоскости, выше и ниже которой оно является однородным, а вектор перпендикулярен заряженной плоскости.

Постоянное магнитное поле создается постоянным магнитом или проводниками с постоянным током. Графически структуру постоянного магнитного поля изображают при помощи силовых линий, к которым вектор напряженности магнитного поля касателен в каждой точке.

При наличии временной зависимости электрическое и магнитное поля связаны друг с другом и образуют единое целое - электромаг- нитное поле. В случае гармонических колебаний пространственная структура электромагнитного поля зависит не только от распределения зарядов и токов на некотором проводящем теле, но и от частоты, а точнее от соотношения между длиной волны и размерами источника. При этом модули напряженности электрического и магнитного полей убывают обратно пропорционально расстоянию от источника до точки наблюдения.

Для характеристики периодических электромагнитных колебаний используют следующие параметры:

1) среднее квадратическое значение напряженности электрического поля;

2) среднее квадратическое значение проекции напряженности электрического поля на заданное направление;

3) средние квадратические значения напряженности магнитного поля и магнитной индукции;

4) средняя плотность потока энергии электромагнитного поля в плоской волне.

Таблица 8.1. Международная классификация электромагнитных волн

Взаимодействие внешних ЭМП с биологическими объектами происходит путем наведения внутренних полей и 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.).

Согласно современным представлениям, механизм действия ЭМП сверхнизкочастотного и низкочастотного диапазонов (вплоть до 10 кГц) сводится к влиянию наведенного электрического тока на возбудимые ткани: нервную и мышечную. Параметром, определяющим степень воздействия, является плотность наведенного в теле вихревого тока. При этом для электрических полей (ЭП) рассматриваемого диапазона частот характерно слабое проникновение в тело человека, а для магнитных полей (МП) организм практически прозрачен.

Особенности поглощения энергии ЭМП биообъектами зависят от их размеров и длины волны излучения (диапазона частот). Так, для диапазона частот до 30 МГц (длина волны существенно превышает размеры биообъектов) характерно быстрое убывание удельно поглощенной мощности с уменьшением частоты. Для диапазона частот от 30 МГц до 10 ГГц, когда длина волны соизмерима с размерами тела человека или его органов, наблюдается наиболее глубокое проникновение энергии ЭМП. Для частот выше 10 ГГц (длина волны существенно меньше размеров биообъектов) поглощение энергии ЭМП происходит в поверхностных слоях биотканей.

Фактически поглощение энергии ЭМП в тканях определяется двумя процессами: колебанием свободных зарядов и колебанием дипольных моментов с частотой воздействующего поля. Первый эффект приводит к возникновению токов проводимости и связанным с электрическим сопротивлением среды потерям энергии (потери ионной проводимости), тогда как второй процесс приводит к потерям энергии за счет трения дипольных молекул в вязкой среде (диэлектрические потери).

На низких частотах основной вклад в поглощение энергии ЭМП вносят потери, связанные с ионной проводимостью, которая возрастает с ростом частоты поля. При дальнейшем увеличении частоты поля поглощение энергии увеличивается за счет потерь на вращение дипольных молекул среды, главным образом, молекул воды и белков.

Первичные механизмы действия поглощенной энергии ЭМП на микромолекулярном, субклеточном и клеточном уровнях изучены слабо. Одним из проявлений взаимодействия ЭМП с веществом вообще и с биологическими структурами в частности является их нагрев. При этом распределение тепла может иметь неравномерный характер и приводить к появлению «горячих точек» при общем незначительном нагреве тканей. Однако доказано, что биологические эффекты под влиянием ЭМП могут проявляться и при так называемых «нетепловых» уровнях, когда общего повышения температуры не наблюдается.

В последнее время получила развитие информационная теория воздействия ЭМП, основанная на концепции взаимодействия внешних полей с внутренними полями организма.

Нормирование гипогеомагнитного поля. До настоящего времени во всем мире отсутствовали какие-либо гигиенические рекомендации, регламентирующие воздействие на человека ослабленных ГМП. В целях сохранения здоровья и работоспособности персонала начата разработка нормативно-методических документов, научно регламентирующих работу в гипогеомагнитных условиях.

Оптимальным для человека, проживающего на определенной территории, следует считать, по-видимому, уровень магнитной индукции геомагнитного поля, характерный для данной местности.

Нормирование ЭСП. В соответствии с СанПиН 2.2.4.1191- 03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» и ГОСТ 12.1.045-84. «ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» предельно допустимая величина напряженности ЭСП на рабочих местах устанавливается в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня.

Предельно допустимая напряженность электростатического поля (Епду) на рабочих местах обслуживающего персонала не должна превышать следующих величин:

- при воздействии до 1 часа - 60 кВ/м;

- при воздействии 2 часов - 42, 5 кВ/м;

- при воздействии 4 часов - 30, 0 кВ/м;

- при воздействии 9 часов - 20, 0 кВ/м.

Нормирование ПМП. Нормирование и гигиеническая оценка постоянного магнитного поля (ПМП) осуществляется по его уровню дифференцировано в зависимости от времени воздействия на работника в течение смены с учетом условий общего (на все тело) или локального (кисти рук, предплечье) облучений.

Уровни ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в кА/м или в единицах магнитной индукции (В) м/Тл (табл. 8.2).

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) ПМП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать ПДУ для зоны с максимальной напряженностью.

Приведенные в таблице ПДУ основаны на недействующем уровне фактора, в связи с чем они отличаются от установленных в других странах или от рекомендованных международными организациями

Гигиеническое нормирование ЭМП в диапазоне 10 кГц - 300 ГГц. Интенсивность электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах персонала, осуществляющего работы с источниками ЭМП, и требования к проведению контроля регламентируются санитарно-эпидемиологическими правилами нормативами «Электромагнитные поля в производственных условиях» - СанПиН 2.2.4.1191-03 и ГОСТом 12.1.006-84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля».

ПДУ напряженности электрического и магнитного полей в диапазоне частот 10-30 кГц в течение всей смены составляют 500 В/м и 50 А/м соответственно. При продолжительности воздействия электрического и магнитного полей до 2 часов за смену ПДУ составляет 1000 В/м и 100 А/м соответственно.