CC BY
5
волили установить, что контактно-сварочное оборудование является источником МП частотой 50 Гц — одного из основных производственных факторов на рабочих местах сварщиков. МП характеризуются различными временными и энергетическими параметрами. Экспериментальные исследования на животных позволили установить зависимость биологической активности МППЧ от напряженности, длительности импульса и паузы, а также экспозиции облучения. На основании полученных данных разработана классификация МП частотой 50 Гц, указывающая на необходимость дифференцированного подхода к обоснованию предельно допустимых уровней МП. Классификация была положена в основу разработанных и утвержденных Минздравом СССР дифференцированных гигиенических нормативов для МППЧ.
Литература
1. Александров И. С., Цибина М. Г. // Материалы по токсикологии сланцепродуктов.— Л., 1947. — С. 48—53.
2. Малаян К■ Р. //Теория и методы управления производственными системами. — Л., 1981. — С. 108—111.
3. Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц (№ 3206—85 МЗ СССР). — Харьков, 1986.
4. Стрелкова Н. И., Масловская С. Г., Гаврилков А. Г. // Сов. мед. — 1983. — № 5. — С. 35—38.
5. Сыромятников Ю. П.. Рощин В. А. /'/ Гиг. труда. — 1983.-№ 5.— С. 12—15.
6. Сыромятников Ю. П., Юшкина В. П., Рощин В. А. // Гиг. и сан. — 1985. — № 10. — С. 23—25.
Поступила 04.10.S8
Summary. И is established that some kincs of technological equipment are the sources of the magnetic fields with the frequency of 50 Hz. their biologic activity being identified. Hygienic classification and approaches to differentiated standardization cf the above factor are suggested with account of time and energetic parameters.
УДК 613.168-07
В. М. Штвмлер, Р. Судибье, Н. М. Соколов, А. И. Кузнецов
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НИЗКОЧАСТОТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ СЛОЖНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
В настоящее время основой гигиенического нормирования низкочастотных полей является установление ПДУ для напряженностей или индукций гармонического монохроматического поля [6—8]. Однако с позиций наиболее обоснованной в настоящее время гипотезы о первичном биологическом действии индуцированных внешним переменным магнитным полем (ПеМП) вихревых электрических полей и токов в тканях тела [1, 10, 11] более адекватной характеристикой внешнего ПеМП, непосредственно определяющей величину индуцированного в объекте электрического поля и, следовательно, биологическое действие, следует признать не саму индукцию (или напряженность) ПеМП ВЦ), а ее про-йВ
изводную "¿7". так как величины электрического поля и связанной с ним плотности тока, наведенные внешним ПеМП в тканях тела, прямо
(¡В
пропорциональны •
Обычно в нормативных документах и методических указаниях по гигиенической оценке ПеМП подразумевается, что ПеМП монохроматично и изменяется по гармоническому закону: В — = Б/вт 2л//, где /3/— амплитуда; /— частота. В частности, предполагается, что внешнее ПеМП источников, работающих за счет прямого использования электрического тока промышленной частоты, также отвечает /=50 Гц. В то же время реальные поля, создаваемые промышленной и бытовой электроаппаратурой, могут быть немоно-хроматичны и по крайней мере для приборов
с электродвигателями должны обладать сложным спектральным составом. Это может быть осо-
йВ
бенно существенным в отношении , так как
относительный вклад высокочастотных гармоник, присутствующих в В, в суммарную величину
(¡В
> должен быть значительно больше, чем для индукции ПеМП. Действительно, ПеМП сложной
формы с периодом ,Г = _7Г' где ^ —частота
гармоники сигнала, может быть представлено в виде суммы гармонических компонент с частотами 1п=п\ 1, где п= 1, 2... /V, амплитудами Вп и фазами ф„:
В м
В (I) У, в" 51п(«2я/, + Фг1),
п= 1
где В0 — постоянная составляющая. При этом производная ПеМП выражается через сумму тех же гармоник:
dB dt
-МП
cos (л2я/, +фп),
J
Это
( dB\
но с амплитудами ("¿Г ) = Впп2п}х.
последнее обстоятельство должно приводить к тому, что даже относительно малые, но достаточно высокочастотные компоненты В могут обуете
ловить заметный вклад в сигнал , в силу того что амплитуды высокочастотных компонент
производной ПеМП возрастают пропорционально номеру гармоники.
Цель настоящей работы — исследование уровней и спектрального состава низкочастотных МП в окружающей среде на примере электробытовых приборов и выработка подходов к гигиенической оценке ПеМП сложного спектрального состава.
Измерения проведены на некоторых широко распространенных бытовых электроприборах с электродвигателями. В процессе измерений регистрировали форму сигналов 5(0 и , их среднеквадратические значения по времени:
<В> =
1 '
| В2 (0 Л 1 о
/■ \
йВ
<и
т .
Ш
сИ
■л - N 1'/ 1 ВЦ 2 .п= 1
-■/. ^ / ¿В \2 Л1л)
'/г
ра в зоне наиболее вероятного контакта рук или других частей тела с прибором. Для оценки степени затухания ПеМП при удалении от прибора измерения дополнительно проводили на расстояниях 15 и 30 см от поверхности. При этом форма сигнала и его спектра заметно не изменялась. В таблице суммированы данные измерений па-о ¿В
раметров В и всех исследованных прибо-
ров, которые включают среднеквадратические значения индукции ПеМП (<в>) и ее производной эффективные значения амплитуд сетевой гармоники
I У 2 ' ЛБ0 / V2)
и вычисленные по спектрограммам отношения ( вьа ¿в
и анализировали спектральный состав сигналов.
Качения <5> измеряли миллитесламетром
1356 или микротесламетром Г-79 (для <В> менее 0,1 мТ) либо рассчитывали через амплитуды гармоник спектра сигнала. Форму и спектр сигнала В (/) наблюдали путем подачи сигнала с выхода упомянутых приборов на осциллограф С1-83 и низкочастотный (0—20 кГц) анализатор спектра СК4-72/2. Форму сигналов фиксировали фотооптическим регистратором ФОР-2 с экрана осциллографа, а с анализатора спектра записывали спектрограммы на 2-координатном самописце Эндим 630.02. Аналогично проводили измерение и регистрацию соответствующих параметров ЛВ йВ
-¿р- Однако при этом в качестве датчика ~
использовали самодельную катушку индуктивности (средний радиус намотки 1 см, высота 2 см, 3000 витков медным проводом 0,18 мм), сигнал с которой с помощью экранированного кабеля подавали на вольтметр В7-27 для измерения
~сП~^ и паРаллельн0 на осциллограф и анализатор спектра. Чувствительность измерительной катушки с вольтметром В7-27 была не ниже 1 мТ/с. Измерительную катушку калибровали на частотах 50 Гц, 1 и 10 кГц с помощью поверенного микротесламетра Г-79 путем помещения ее в центральную область колец Гельмгольца, через обмотку которых пропускали синусоидальный ток от генератора Г6-15. Ввиду того что, как показали предварительные измерения, амплитуды высо-I . ЛВ
йЯЬчастотных компонент спектра могут
флюктуировать, с помощью интегратора Я4С-78, входящего в комплект СК4-72/2, регистрировали усредненные спектры по 64 или 128 периодам.
При проведении количественных замеров измерительную катушку и датчики милли- или микротесламетра, укрепленные на штативе, устанавливали на расстоянии 1—3 см от поверхности прибо-
<В>
ли
характеризующие относительное содержание компоненты с частотой 50 Гц в общей величине сигнала.
Форма и спектры сигнала В и -щ- обнаруживают наличие искажений гармонической формы питающего напряжения и присутствие высокочастотных гармоник в спектрах обоих сигналов для всех исследованных приборов. При этом, если для величины В компонента питающего напряжения (50 Гц) является основной, наиболее
интенсивной ^ > 0,751, то для ампли-
туды многочисленных высокочастотных гармоник, как правило, оказываются сравнимыми или превышают амплитуду сетевой гармоники, а их суммарная величина может быть в несколько раз выше, чем на частоте питающего напряжения. При этом энергия компоненты с частотой 50 Гц для некоторых приборов составляет лишь несколько процентов от общей энергии сигнала: для миксера 2,9, кофемолки 6,8, электробритвы 14,4, трансформатора 13.
~ ¿в
Сравнение вида спектров для электро-
приборов в зависимости от наличия или отсутствия электродвигателя, а также от конструкции последнего позволяет предположить, что по крайней мере высокочастотные компоненты внешнего ПеМП приборов с электродвигателями в диапазоне 1—20 кГц обусловлены модуляцией тока в цепи при размыкании контактов коллектора ротора двигателя. Доказательством этого предположения служит также возрастание числа высокочастотных гармоник в спектре при увеличении числа оборотов двигателя. В то же время заметные низкочастотные гармоники сетевой частоты (обычно нечетные) в диапазоне до 1 кГц могут возникать и в отсутствие вращения двигателя, возможно, вследствие нелинейного намагничива-
2 Гигиена и санитария № 10
— 33 —
¿в
Параметры В и ПеМП электробытовых приборов
Прибор
Расстояние от поверхности прибора, см
1 •
<В>. мТ
В,„//2. мТ
<Я>
0,175 0,13 0,74 110
3,0 3,0 1,0 5700
0,62 0,51 0,82 370
4,25 4,2 0,99 5000
2,15 2,0 0,93 950
1,35 1,35 1.0 1110
4,3 4,2 0,98 1500
<гв
аи. -IV2.
мТ/с
лв
¿и,
(1В
(Н
/
15
30
/(!В\ мТ/с
Трансформатор ЛАТР-2А Миксер
Фен «Сюрприз», 50 Вт Кофемолка ЗАШ ИП 30,
125 Вт Соковыжималка Электробритва «Харьковом» Электробритва «Эра» (вибрационная)
40 950 160
1300
630
420 1300
0,36 0,17 0,43
0,26 -0,66
0,38
•0,87
22 800
120
48
14
30
5,6 290
18 9,5
йВ
Примечание. <В>, —среднеквадратические значения индукции и ее производной; Вм/~\/2,
•/1/2—эффективные значения гармоники на 50 Гц. Щ
максимальные величины боров достигают 5-пределы допустимых значений
у тех же при-
рассчи-
ния металлических частей приборов МП сетевой частоты.
МП электробытовых приборов носят выраженный локальный характер и резко ослабевают с увеличением расстояния от поверхности. Максимальные значения <В> у поверхности исследованных приборов находятся в пределах 0,17— 4,3 мТ. Для сравнения отметим, что ПДУ для ПеМП частотой 50 Гц при 1 ч воздействия, согласно принятому в СССР нормативу для непрерывных воздействий [7], пересчитанному в эффективные значения В, равно 5,3 мТ; это несколько выше измеренных уровней <£;>. Однако
т
-6 Т/с, что уже выходит за / ¿В '
К а< ,
тайных по соотношению ПДУ^-^-^ = пДУ (В)-2л/
на основании принятых в СССР ПДУ для на-пряженностей МП на частотах 50 Гц и 20— 22 кГц [1, 2]: 1,7 Т/с в течение 1 ч и 0,6 Т/с за 2,5 ч соответственно. Согласно рекомендациям ВОЗ, безопасным уровнем этого параметра для острого действия ПеМП с частотами больше 1 Гц является величина меньше или равная 3 Т/с [11]. Необходимо отметить, однако, что, хотя локальный характер и относительно небольшое время воздействия ПеМП электробытовых приборов, по-видимому, должны снизить степень опасности этого воздействия на человека, приведенные выше оценки показывают, что проблема безопасности низкочастотных МП электробытовой аппаратуры заслуживает специального анализа.
В связи с этим возникает необходимость ре-
и ии
шения общей задачи гигиенической оценки полей сложного спектрального состава. Последовательный путь решения этой задачи состоит в установлении теоретической и экспериментальной зависимости биологической активности монохроматического МП от его частоты, закономерностей комплексного действия, различных гармонических составляющих МП и подборе интегральных метрологических показателей для аттестации полей сложного спектрального состава.
Учитывая огромное разнообразие параметров реальных электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых промышленной и бытовой аппаратурой, последовательное решение этой задачи хотя 0 принципе и может быть реализовано, но потребует значительных усилий и проведения большого объема экспериментальных исследований, в том числе в условиях длительного хронического облучения животных.
Однако в качестве первого шага для оценки ПеМП сложного спектрального состава в настоящее время целесообразно использовать традиционный подход к гигиенической оценке комплексного действия ЭМП различных частот, предполагающий аддитивность действия различных частотных компонент МП. Этот подход заключается в использовании в качестве величин, характеризующих суммарную нагрузку, либо среднеквадрати-ческого значения внешнего ЭМП ^
<А>
=/14
вычисляемого по измерен-
ным уровням всех монохроматических компонент поля (Л,), принадлежащих одному нормируемому диапазону частот, либо среднеквадратической величины относительных амплитуд всех гармоник
(Л{/ПДУ,) для компонент поля, принадлежащих диапазонам с различающимися ПДУ:
/
2 (Л¡/ПДУ¿г- [2,4].
[imj^r]
Как уже отмечалось, согласно современным представлениям, индуцированные электрические поля представляются наиболее вероятным фактором, определяющим биологическое действие ' низкочастотных МП. Поэтому в качестве приближенного интегрального параметра, отражающего биологическую активность ПеМП сложного спектрального состава, с нашей точки зрения, целесообразно использовать среднеквадратиче-
скую величину / \ , отражающую вклад
всех частотных компонент МП. При этом конт-/ йВ \
роль за величиной \ЧГ) может проводиться
с помощью индукционной катушки и стандартного вольтметра, измеряющего среднеквадратиче-
Гие значения переменного напряжения.
Несмотря на упрощенность этого параметра, не учитывающего возможную частотную зависимость биологической активности наведенного в тканях электрического поля от частоты, он, по-видимому, значительно полнее характеризует биологическую активность ПеМП сложного спектра, чем фактически используемое в настоящее время среднеквадратическое значение индукции ПеМП (в случае немонохроматического МП именно эта величина измеряется стандартным милли- и микротесламетром).
Следует отметить, что имеющиеся в настоящее время данные не противоречат предположению о слабой частотной зависимости биологической активности наведенного в тканях электрического
foля. В частности, доказательством этого служат езультаты изучения хронического действия низкоинтенсивных МП на животных. Действительно, величины ПДУ, пересчитанные в эффективные значения индукции МП при одинаковом времени воздействия — 2,5 ч на частоте 50 Гц (3,4 мТ) и на частоте 20—22 кГц (5 мкТ), относятся друг к другу приблизительно как обратные частоты, что . и должно иметь место в рамках гипотезы индуцированных электрических полей в случае относительно слабой зависимости эффективности их действия от частоты наведенного электрического поля.
Следующим шагом для более точной гигиенической оценки реальных ПеМП промышленных и шлтовых источников могло бы быть использование в качестве характеристик действующего фактора набора среднеквадратических значений ЛВ \
-тг- ) в ограниченных частотных диапа-
/ ^ 71
зонах (Д/л), существенно различающихся активностью действия поля. При этом суммарная нагрузка могла бы оцениваться по соотношению
Реализация такого подхода потребует исследования частотной зависимости хронического действия ПеМП. На необходимость такого исследования указывают, в частности, данные о хвазирезо-нансных зависимостях биологического действия низкочастотных МП, полученные на биологических тканях и органах в биофизических экспериментах [5, 9, 12]. Следует отметить, что измере-7 йВ \
ние величин \~ЗГ /д/ технически не представляет принципиальной трудности и может быть реализовано с помощью набора стандартных диапазонных электрических фильтров (например, октавные и '/з октавные фильтры, используемые в настоящее время для гигиенической оценки шума в диапазоне 1 Гц—100 кГц
[3]).
В заключение подчеркнем, что предложенные выше подходы к гигиенической оценке ПеМП сложного спектрального состава, разработанные на примере анализа МП электробытовой аппаратуры, могут быть использованы для контроля за промышленными установками, имеющими существенно большие мощности потребляемой энергии и соответственно более высокие уровни полей около них.
Литература
1. Ванаг В. К.. Кузнецов А. Н. //Изв. АН СССР: Сер. биол. — 1988. — № 2. — С. 215—228.
2. Временные санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия ЭМП, создаваемых радиотехническими объектами. — М., 1984.
3. ГОСТ 17168—82 Фильтры электрические октавные и 1/3 октавные: Общие технические требования.—М., 1982.
4. ГОСТ 12.1.006—84 Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот: Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. — М„ 1984.
5. Колоколов А. Н., Кшуташвили Т. Ш., Лазарев А. Кузнецов А. //.//Механизмы биологического действия электромагнитных излучений. — Пущино, 1S87. — С. 95.
6. Методические указания * по гигиенической оценке основных параметров магнитных полей, создаваемых машинами контактной сварки переменным током частотой 50 Гц: № 3207—85. — Харьков, 1986.
7. Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц.— Харьков, 1986.
8. Предельно допустимые уровни напряженности электромагнитного поля, создаваемого индукционными бытовыми печами, работающими на частоте 20—22 кГц: ГСУ МЗ- СССР._М., 1982.
9. Bawin S. M., Adey W. R. // Proc. nat. Acad. Sei. USA.— 1976.— Vol. 73, —P. 1999—2003.
10. Biological Effects of Static and Extremely Low Frequency Magnetic Fields/Ed. J. H. Bernhard. — Berlin, 1986.— Vol. 3. — P. 1—185.
11. Environmental Health Criteria — 69: Magnetic Field: WHO.— Geneva, 1987.
12. Smith S. D., McLeod B. /?., Liboff A. R„ Cookgey К. 11 Bioelectromagnetics. — 1987. — Vol. 8. — P. 215—227.
Поступила 24.10.88
— ??> —
Summary. As illustrated by electrical domestic appliances, it is demonstrated that existing variable magnetic fields of the sources using industrial current can to a great extent be nonmonochromatic and possess rather a complex spectral composition. Under the above conditions the root-mean-square value of the magnetic field intensity used at present for métrologie certification of the sources is unacceptable
for hygienic assessment of the existing external magnetic fields. It is established that the root-mean-square value of the rate of the field induction variations representing the degree of body interaction with the electric f:eld induced by the variable megnetic field is regarded as a more adequate and universal characteristic of low-frequency magnetic fields.
УДК вН.7:613.6471-07
Н. С. Полька
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ОРГАНИЗМА КАК КРИТЕРИЙ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ РЕГЛАМЕНТАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ 2750 МГЦ
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
В последнее время в связи с расширением сети радиолокационных средств, являющихся источниками излучения в окружающую среду электромагнитной энергии сверхвысокой частоты (СВЧ), и строительством новых жилых микрорайонов последние приблизились к местам расположения радиотехнических объектов. В таких жилых микрорайонах построены и продолжают строиться дошкольные учреждения, школы и другие детские объекты, что создает опасность воздействия на детские контингенты электромагнитного поля (ЭМП) частотой 2750 МГц. В связи с этим все более актуальным становится вопрос об оценке влияния данного фактора на развивающийся детский организм.
Цель настоящей работы — изучение влияния электромагнитной энергии СВЧ на развивающийся организм и определение соответствующего гигиенического норматива.
В качестве биологической модели использованы неполовозрелые белые крысы препубертатно-го периода развития массой 35,5±5 г.
В качестве источника электромагнитной энергии применяли радиолокационный генератор со следующими техническими параметрами: длина волны 10 см, частота посылок импульсов 40 мс за 20 с.
Животных подвергали воздействию ЭМП в безэховых камерах ежедневно по 16 ч в сутки в течение 4 мес. Уровень электромагнитной энергии в местах облучения животных контролировали прибором ПЗ-9. Равномерность распределения ЭМП в безэховой камере не превышала Ю %-
При постановке исследований использован метод математического планирования, с помощью которого для исследования выбраны следующие уровни ЭМП: 50, 100 и 200 мкВт/см2. Исследования проводили на 240 белых крысах препубер-татного периода развития. В соответствии с выбранными уровнями ЭМП животные были разделены на следующие группы (по 40—60 животных в каждой): 1-я—воздействие ЭМП с плотностью потока энергии (ППЭ) 50 мкВт/см2,
2-я—100 мкВт/см2; 3-я —200 мкВт/см2, 4-я — контрольная.
Оценку функционального состояния проводили по таким тестам, как динамика массы тела, время наступления полового созревания животных, поведенческие реакции, морфологический состйз периферической крови и др.
Функциональное состояние ЦНС животных, подвергавшихся воздействию ЭМП с длиной волны 10 см, определяли с помощью методов, позволяющих учитывать двигательную и исследовательскую активность животных, порог электрокожного раздражения.
До начала облучения у животных (40 крыс-самок) зарегистрированы исходные значения всех изучаемых показателей.' В дальнейшем регистрацию показателей проводили в конце 1, 2, 3 и 4-го месяцев облучения.
Как показали проведенные исследования, статистически значимые изменения величины порога электрокожного раздражения имели мес«о вначале в 3-й группе животных (ППЭ 200 мкВт/см2), а через 2 мес облучения они зарегистрированы во всех опытных группах. Направленность изменений была однотипной и характеризовалась уменьшением величины порога, что в определенной мере свидетельствует о преобладании в ЦНС животных возбудительных процессов над тормозными.
Об изменении баланса основных нервных процессов с преобладанием возбуждения свидетельствует и повышение двигательной активности у животных в начальный период воздействия ЭМП СВЧ.
По мере продолжения облучения характер ответных реакций ЦНС у животных на воздейст^е фактора изменялся. Выявленные сдвиги в эт'ёт период (3-й, 4-й месяцы воздействия ЭМП СВЧ) свидетельствовали о преобладании тормозных процессов над возбудительными. Аналогичная динамика изменений отмечалась и при изучении исследовательской активности животных.
Таким образом, проведенные исследования функционального состояния ЦНС у животных
