Розрахунок впливу електромагнітного випромірювання

Згідно з Законом України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення» (далі – Закону) державний санітарно-епідеміологічний нагляд – це діяльність органів, установ та закладів державної санітарно-епідеміологічної служби з контролю за дотриманням юридичними і фізичними особами санітарного законодавства з метою попередження, виявлення, зменшення або усунення шкідливого впливу небезпечних факторів на здоров'я людей та з застосування заходів правового характеру щодо порушників [1-3].

Захист населення від впливу електромагнітних випромінювань здійснюється на підставі ст. 24 Закону та згідно з«Державними санітарними нормами і правилами захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань», які затверджені наказом МОЗ України від01.08.96 р. №239 та зареєстровані в Мін'юсті України 29.08.96 р. за №488/1513 [4-6].

Так, у п. 1.6.8 ДСанНіП239-96 вказано, що кожен радіотехнічний об'єкт (далі – РТО), який випромінює в навколишнє середовище електромагнітну енергію, повинен мати санітарний паспорт [7].

Санітарний паспорт на РТО складається на основі даних математичного моделювання розподілу рівнів електромагнітного поля (далі- ЕМП) на прилеглій території та на основі даних інструментально-лабораторних вимірювань.

З метою захисту населення від впливу ЕМП, яке створюється РТО, встановлюються санітарно-захисні зони і зони обмеження забудови.

Санітарно-захисною зоною (далі – СЗЗ) вважається територія, де на висоті до 2 м від поверхні землі перевищуються гранично допустимі рівні ЕМП.

Зоною обмеження забудови (далі – ЗОЗ) вважається територія, де на висоті понад 2 м від поверхні землі перевищуються гранично допустимі рівні ЕМП.

Для розрахунку санітарно-захисної зони і зони обмеження забудови застосовуються методики, затверджені МОЗ України (або МОЗ СРСР, тимчасово, до їх перевидання в Україні) та визначені в п.1.6.12 ДСанНіП №239-96 [8]:

1. "Методические указания по определению уровней електромагнитного поля средств управлення воздушным движением гражданской авиации ВЧ-, ОВЧ-, УВЧ- и СВЧ-диапазонов" №4550-88;

2. "Методические указания по определению уровней злектромагнитного поля и границ санитарно-защитной зоны и зоны ограничения застройки в местах размещения средств телевидения и ЧМ-радиовещания" №3860-85.

3."Методические рекомендации по уточненню злектромагнитной обстановки (ЕМО) в местах расположения линейных и плоскостных переизлучателей" №2551-82.

4. Методика розрахунку розподілу рівнів електромагнітного поля. Наказ Міністерства охорони здоров’я України 29.11.2013 № 1040.

Згідно з ДСанНіП №239-96 гранично допустимі рівні напруженості електричного поля (електрична складова ЕМП), що виражаються середньо-квадратичним значенням, і рівень густини потоку енергії(далі- ГПЕ), який виражається середнім значенням, визначаються в залежності від частоти і режиму випромінювання [9].

Граничнодопустимі рівні ЕМП, які створюють телевізійні і радіостанції в діапазоні частот від 48 до 1000 МГц, визначаються за формулою

, (3.1)

де		-	граничнодопустимий рівень (ГДР) ЕМП (електричної складової електромагнітного поля), В/м;
	f	-	несуча частота оцінюваного каналу зображення або звукового супроводу, МГц.

Густина потоку енергії, яку створюють побутові електричні прилади, визначається за формулою

(3.2)

За наявності кількох джерел випромінювання, які працюють у радіочастотних діапазонах 30 кГц - 300 МГц наведених у таблиці, і мають однаковий ГДР, напруженість ЕМП, що створюється всіма джерелами на межі санітарно-захисної зони, повинна відповідати такій вимозі:

,	(3.3)
де	Еі	-	напруженість електричного поля, створюваного і-антеною;
	Егдр	-	граничнодопустиме значення напруженості поля для всіх антен цього діапазону.

За наявності кількох джерел випромінювання, які працюють у радіочастотних діапазонах , наведених у таблиці 3.1, і мають різні ГДР, відносний рівень ЕМП, що створюється всіма джерелами на межі санітарно-захисної зони, повинен відповідати такій вимозі:

	(3.4)
де	Еі	-	напруженість електричного поля, створюваного і-антеною;
	Егдрі	-	граничнодопустиме значення напруженості поля для цього діапазону;
	ГПЕі	-	густина потоку енергії, створюваного і-антеною;
	ГПЕгдрі	-	граничнодопустиме значення густини потоку енергії для цього діапазону.

Гранично допустимі рівні ЕМП, які створюють побутові електричні прилади (безперервне випромінювання, амплітудна або кутова модуляція) визначаються за табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Поділ радіочастот на діапазони

Назва діапазону	Частота	Довжина хвилі	ГДР
Кілометровий (довгі хвилі)	НЧ – низькі частоти 30-300 кГц	10-1 км	25 В/м
Середні хвилі	СЧ – середні частоти 0,3-3 МГц	1000-100 м	15 В/м
Короткі хвилі	ВЧ – високі частоти 3-30 МГц	100-10 м	3lg, В/м*
Метровий	ДВЧ –дуже високі частоти 30-300 МГц	10-1 м	3 В/м
Дециметровий	УВЧ – ультрависокі частоти 0,3-3 ГГц	100-10 см	2,5 мкВт/см-2
Сантиметровий	НВЧ – надзвичайно високі частоти 3-30ГГц	10-1 см
Міліметровий	КВЧ – крайнє високі частоти 30-300 ГГц	10-1 мм

* - довжина хвилі в метрах або ГДР = 7,43 - 3·lg(), де - частота в МГц.

Слід враховувати, що в Україні постійні магнітні поля, а також змінні ЕМП на частоті 50 Гц нормуються за магнітною (Н) та електричною (Е) складовими ЕМП.

Електромагнітні поля частотою 1 кГц - 300 МГц нормуються за інтенсивністю та енергетичними навантаженнями електричних та магнітних полів, ураховуючи час впливу. Одиницею напруженості електричного поля є В/м, магнітного поля - А/м, енергетичне навантаження є добуток квадрата потужності ЕМП і часу його впливу, виражається (В/м)·год для електричного поля та (А/м)·год - для магнітного поля. Електромагнітне поле в діапазоні частот 300 МГц - 300 ГГц нормується за інтенсивністю та енергетичним навантаженням густини потоку енергії. Одиницею вимірювання густини потоку енергії є Вт/м2 (дробові одиниці мВт/см2, мкВт/см2). Енергетичне навантаження - це добуток густини потоку енергії падаючого випромінювання і часу його впливу протягом робочої зміни в годинах (год), виражається у Вт·год/м2 (мВт·год/см2, мкВт·год/см2). У разі імпульсно-модульованих випромінювань нормованим параметром, що характеризує інтенсивність впливу ЕМП, є середнє значення густини потоку енергії [10].

За результатами вимірювань представлених у табл. 3.2 розрахуємо рівень загального фону електромагнітного випромінювання електричних приладів, які використовуються у побуті.

Таблиця 3.2

Результати вимірювання кількості

електромагнітних випромінювань від електроприладів

Назва приладу	Кількість випромінювань, ГГц
LED – телевізор з діагоналлю 32 дюйми	0,01 – 0,03
LED – телевізор з діагоналлю 39 дюймів	0,01 – 0,05
Нетбук: Блок живлення екран	0,02 – 0,05 0,01 – 0,02
Ноутбук: Блок живлення екран	0,03 – 0,06 0,02 – 0,03
Радіотелефон: «Станція» радіотелефону Трубка Станція і трубка	0,01 – 0,03 0,01 – 0,06 0,01 – 0,09
Двокамерний холодильник	0,01 – 0,05
Трикамерний холодильник	0,02 – 0, 06
Мобільний телефон виробник № 1	0,001 – 0,16
Мобільний телефон виробник № 2	0,01 – 0,14
Мобільний телефон виробник № 3	0,03 – 0,23

Граничнодопустимі рівні ЕМП LED – телевізора з діагоналлю 32 дюйми:

Граничнодопустимі рівні ЕМП LED – телевізора з діагоналлю 39 дюймів:

Граничнодопустимі рівні ЕМП блоку живлення нетбука:

Граничнодопустимі рівні ЕМП екрана нетбука:

Граничнодопустимі рівні ЕМП небтбука:

Граничнодопустимі рівні ЕМП блоку живлення ноутбука:

Граничнодопустимі рівні ЕМП екрана ноутбука:

Граничнодопустимі рівні ЕМП ноутбука:

Граничнодопустимі рівні ЕМПстанції радіотелефону:

Граничнодопустимі рівні ЕМП трубки радіотелефону:

Граничнодопустимі рівні ЕМП радіотелефону:

Граничнодопустимі рівні ЕМП двокамерного холодильника:

Граничнодопустимі рівні ЕМП трикамерного холодильника:

Граничнодопустимі рівні ЕМП мобільного телефону виробника № 1:

Граничнодопустимі рівні ЕМП мобільного телефону виробника № 2:

Граничнодопустимі рівні ЕМП мобільного телефону виробника № 3:

За результатами вимірювань представлених у табл. 3.3 розрахуємо рівень загального фону електромагнітного випромінювання у кімнатах де зосереджена найбільша кількість електричних приладів.

Таблиця 3.3

Результати вимірювання загального фону електромагнітного випромінювання у кімнатах

Кімната	Середня кількість випромінювання, ГГц
Кухня	0,07
Зал	0,05
Спальня	0,03

Граничнодопустимі рівні ЕМП на кухні:

Граничнодопустимі рівні ЕМП у залі:

Граничнодопустимі рівні ЕМП у спальній кімнаті:

Гранично допустимі норми для ЕМП у діапазоні 30–300 Мгц складають до 20 В/м для всіх видів приміщень, де людина перебуває цілодобово. Захист людини від впливу електричних полів зводиться до заземлення покрівель, встановлення особливих захисних екранів. Проте для магнітної складової ЕМП (низькочастотні поля) ефективних методик захисту не існує.

Аналіз отриманих результатів

За результатами вимірювань було обчислено значення шкідливого випромінювання в точці опромінення від побутових електричних приладів та визначено рівень загального фону електромагнітного випромінювання у кімнатах де зосереджена найбільша кількість електричних приладів, результати яких представлено у табл. 3.4, 3.5.

Поділивши фактичні (експериментальні) значення напруженості електричного поля електромагнітного випромінювання, на гранично допустиме значення, отримаємо число k, яке показує у скільки разів фактична інтенсивність опромінення перевищує допустиме:

. (3.5)

Визначимо за формулою (3.5) значення коефіцієнта перевищення k для всіх досліджуваних побутових приладів, результати обчислення занесемо в таблицю 3.4. Аналізуючи отримані результати бачимо, що коефіцієнт перевищення електромагнітних випромінювань від побутових приладах має досить високе значення і перевищує допустиму норму у 2-5,5 разів. Тобто кількість електромагнітного випромінювання від побутових приладів перевищує норму в декілька разів для різних приладів. Таке перевищення мало б місце, якби об’єкт опромінення перебував у потоці потужності цілодобово.

Визначимо гранично допустимий час безпечної роботи t побутових приладів протягом доби, для цього досить 24 години (тривалість доби) розділити на коефіцієнт перевищення k, результати обчислень занесемо в таблицю 3.4:

Таблиця 3.4.

Результати експериментального визначення

електромагнітних випромінювань від електроприладів

Назва приладу	Кількість випромінювань, ГГц	Експери-ментальні значення ЕМП, В/м	Гранично допустимі норми випромінювання, В/м	Коефіцієнт перевищення k	Гранично допустимий час безпечної роботи t, год
LED – телевізор з діагоналлю 32 дюйми	0,01 – 0,03	6,93	3,53	1,99	12,23
LED – телевізор з діагоналлю 39 дюймів	0,01 – 0,05	5,97	3	5,46	12,06
Нетбук	0,03 – 0,07	19,29	3,53	4,98	4,39
Ноутбук	0,05 – 0,09	14,93	3	4,10	4,82
Радіотелефон: Станція і трубка	0,01 – 0,09	12,29	3	1,99	5,86
Двокамерний холодильник	0,01 – 0,05	5,97	3	1,79	12,06
Трикамерний холодильник	0,02 – 0, 06	5,36	3	1,42	13,43
Мобільний телефон виробник № 1	0,001 – 0,16	4,25	3	1,49	16,94
Мобільний телефон виробник № 2	0,01 – 0,14	4,48	3	2,02	16,07
Мобільний телефон виробник № 3	0,03 – 0,23	8,96	4,43	1,99	11,87

Аналізуючи результати експериментального визначення електромагнітних випромінювань від електроприладів видно, що телевізори в два рази перевищують гранично допустимі норми випромінювання електричного поля, тому 12 годин – це гранично допустима норма для безпеки здоров’я людини.

Дуже високі показники випромінювання електромагнітних випромінювань у нетбука (перевищення норми у 5 разів) і у ноутбука (перевищення допустимої норми 4,1 раз). Гранично допустимий час безпечної роботи у цих приладів 4, 39 і 4,82 години на добу. Дуже важливо дотримувати ся цих норм.

Спектр випромінювання сучасних комп’ютера містить у собі рентгенівську, ультрафіолетову та інфрачервону ділянки спектра, а також широкий спектр електромагнітних хвиль інших частот.

Небезпеку рентгенівських хвиль спеціалісти вважають досить малою, оскільки цей вид ЕМП поглинається склом екрана. Щодо впливу на людський організм електромагнітного випромінювання більш низьких частот – випромінювання низькочастотного діапазону (50–100 Гц).

Джерелами змінних електричного і магнітного полів у ПК є дисплей, інші блоки й елементи (схеми). Змінні ЕМП характерні не тільки в комп’ютерах із дисплеями на ЕПТ, а й у нових комп’ютерах із рідкокристалічними екранами.

Нерівномірність і форма розподілу змінних електромагнітних полів у певних випадках можуть бути небезпечнішими для сусідів по приміщенню, ніж для користувача ПК. Це необхідно враховувати під час вибору розміщення комп’ютерів у квартирі.

Досить небезпечним є радіотелефон і станція до нього, перевищення норми в два рази. Гранично допустимий час безпечної роботи у цих приладів 5,86 години на добу. Тому дуже важливо розміщення у квартирі станції і трубки радіотелефона, оскільки зазвичай цей прилад включений цілодобово.

Те саме стосується холодильників, які також перевищують граничнодопустиму норму електромагнітного випромінювання майже в два рази. Важливо правильне розташування холодильників, яке було б максимально небезпечне для людини.

Небезпеку для здоров’я людини несуть і мобільні телефони. Експериментальні Значення майже в два рази перевищують гранично допустимі норми випромінювання електричного поля, тому 16 годин – це гранично допустима норма для безпеки здоров’я людини. Небезпеку також несе звичка деяких людей класти біля себе мобільний телефон, використовуючи його як будильник. Мобільний телефон вночі не ”спить”, а постійно, навіть у стані очікування виклику, працює в пульсуючому режимі.

Якщо, наприклад, антена базової станції розташована на даху житлового будинку на висоті 5 м, то мешканці навіть верхнього поверху, будучи захищеними залізобетонним перекриттям, опромінюватимуться з інтенсивністю на порядок нижчою за допустиму норму.

Щодо жителів сусідніх будинків, то достатньо, щоб верхні поверхи були нижчими за антену і знаходились від неї на відстані не менше ніж 30 м. Ця умова завжди виконується при дотриманні норм на відстань між будинками при будівництві.

Пішоходи автоматично попадають у зону безпеки, навіть коли з тротуару вони бачать антену базової станції, бо відстань до неї збільшується на значення висоти будинку, на якому встановлена антена. Ще менше опромінюються люди у приміщенні чи на вулиці при попаданні на них хвилі, відбитої від стіни будівлі.

Аналізуючи результати дослідження загального фону електромагнітного випромінювання у кімнатах житлового будинку, де зосереджено найбільша кількість електроприладів, результати яких представлено у таблиці 3.5, можна зробити наступні висновки: загальний фон електромагнітного випромінювання у кімнатах знаходиться в межах норми і є безпечним для організму людини.

Таблиця 3.5

Результати вимірювання загального фону електромагнітного випромінювання у кімнатах

Кімната	Кількість випромінювань, ГГц	Експери-ментальні значення ЕМП, В/м	Гранично допустимі норми випромінювання, В/м	Коефіцієнт перевищення k
Кухня	0,07	4,36	20	0,22
Зал	0,05	4,94	20	0,25
Спальня	0,03	5,97	20	0,30

Висновки

Вважається, що найнебезпечнішими для організму людини є частоти до 1 000 Гц, оскільки вони збігаються з частотами енергетичних центрів людини.

Визначені частоти поля окремих органів чи систем. Так, для серця це 700– 800 Гц із збільшенням при стенокардії до1 500 Гц, для нирок – 600–700 Гц із збільшенням при запаленні до900 Гц, для печінки300–400 Гц із збільшенням при запаленні до600 Гц. При онкологічних захворюваннях частота змінюється в сторону низьких частот. Небезпечними є частоти від3 Гц до50 Гц, які збігаються з частотним ритмом головного мозку.

Радіо й телевізійні станції є джерелами ЕМП у діапазоні9 кГц–1000 Мгц, потужність яких досягає1–2 МВт. Розміри санітарно-захищених зон повинні бути від десятків метрів і до кількох кілометрів, що досить часто не виконується на практиці.

Головна проблема при вивченні дії техногенних ЕМП на людину –сучасна вимірювальна апаратура не фіксує наявність ЕМП, а насправді дія таких слабких полів суттєва. Зокрема така ситуація має місце, коли розглядати взаємодію ЕМП монітора комп’ютера чи мобільного телефону на людину. Сьогодні необхідно мати принципово нові методи діагностики та відповідну метрологічну базу, ніж нині існуюча.

Електромагнітне забруднення навколишнього середовища стало настільки серйозним, що Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) зарахувала проблему до найактуальніших для людства. Фахівці зараховують електромагнітне випромінювання (ЕМВ) до сильнодіючих факторів із можливим катастрофічним наслідком для генофонду людини.

Використана література

1. Закон України “Про захист населення і територій від надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру”, №1809-14//Відомості Верховної Ради України. – Офіц. вид. – К.: Парламентське вид-во, 2002. – №6. – 39 с.

2. Закон України “Про Цивільну оборону України”, №2974-12 // Відомості Верховної Ради України. – Офіц. вид. – К.: Парламентське вид-во, 2002. – №6. – 39 с.

3. Закон України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення» // Відомості Верховної Ради України (ВВР). – Офіц. вид. – К.: Парламентське вид-во, 1994. – №27. – 218 с.)

4. Закон України “Про об’єкти підвищеної небезпеки” №2245-14 // Відомості Верховної Ради України. – Офіц. вид. – К.: Парламентське вид-во, 2002. – №6. – 39 с.

5. Положення про організацію оповіщення і зв’язку у надзвичайних ситуаціях / Постанова Кабінету Міністрів України, №192 // Офіц. вид. – К.: Парламентське вид-во, 2002.

6. Наказ Міністерства охорони здоров’я України«Державні санітарні норми і правила захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань», №239 від 01.08.96.

7. Наказ МОЗ України«Державні санітарні норми і правила захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань», №239 від01.08.96 р.

8. Про єдину державну систему запобігання та реагування на надзвичайні ситуації техногенного та природного характеру/ Постанова Кабінету Міністрів України, №1198 // Офіц. вид. – К.: Парламентське вид-во, 2002.

9. Про затвердження Правил улаштування, експлуатації та технічного обслуговування систем раннього виявлення надзвичайних ситуацій та оповіщення людей у випадку їх виникнення / Наказ МНС від 15 червня 2006 р №288 // Офіц. вид. – К.: Парламентське вид-во, 2006.

10. Наказ міністерства охорони здоров’я України №476 «Про затвердження Державних санітарних норм та правил при роботі з джерелами електромагнітних полів» від 18.12.2002.

11. Попов В.Н. Электромагнитное излучение мобильных телефонов на человеческий организм.- Рига. – Рижский технический университет. -1999;

12. Гололобов Д.В. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства: Метод. Пособие для студ. Спец. 45.01.02 «Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения» дневной и вечерней форм обучения: В 3 ч. Ч.1. Распространение радиоволн / Д.В. Гололобов, В.Б. Кирильчук. _ Мн.: БГУИР, 2003. 124 с.

13. Ильченко М.Е., Калинин В.И., Нарытник Т.Н. Экологическая безопасность и микроволновые телекоммуникационные технологии. Материалы международного симпозиума « Инженерная экология -2009». – Москва. -2009.

14. Мобильная связь и телефония. /Гуляев Ю., Булгаков Б., Нарытник Т., Сайко В. Телекоммуникационное радиоизлучение. / Винахідник і раціоналізатор, К.: 2004.

15. И.В. Шахнович «Современные технологии беспроводной связи. Издание второе, исправленное и дополненное» М.: Техносфера, 2006 – 288с.

16. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Высшая школа, 1992. – 412с.

17. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. – М.: Связь, 1972. – 470с.

Розрахунок впливу електромагнітного випромірювання