CC BY
22УДК 621.314.263
В.В. Шилов, Т.В. Каляда, Н.М. Фролова
ПРОБЛЕМА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья,
Санкт-Петербург
Рассматриваются вопросы обеспечения электромагнитной безопасности человека в условиях интенсивного развития радиочастотной техники нового поколения со сложными физико-техническими характеристиками. Высказывается мнение о создании национальной программы по электромагнитной безопасности.
Ключевые слова: электромагнитные излучения, новые источники, технологии, безопасность.
V.V. Shilov, T.V. Kaliada, N.M. Frolova. Problem of electromagnetic safety in contrmporary scientific progress
The North-West Public Health Research Center, Saint-Petersburg
The article covers problems of human electromagnetic safety in intensive development of new generation radio-frequency equipment with complicated physical and technical properties. The authors suggest national program on electromagnetic safety.
Key words: electromagnetic irradiation, new sources, technologies, safety.
Научное открытие в конце XIX столетия в области электромагнитных явлений положило начало новому научному направлению — электромаг-нитобиологии. С созданием первых генераторов высоких частот возникла проблема обеспечения безопасности от вредного воздействия физического фактора, обладающего проникающим действием и вызывающим выраженные биологические эффекты. Наряду с бионегативными проявлениями действия электромагнитных полей (ЭМП) установлено и позитивное биодействие, позволившее и по настоящее время широко использовать электромагнитные излучения (ЭМИ) в лечебных, диагностических целях. Научное открытие получило техническое воплощение в развитии электроэнергетики, электро-и радиотехники. С каждым годом увеличивается рост электропотребления. Сегодня электроресурсы мира удваиваются каждые 10 лет, а удельный вес переменных ЭМП за это время возрастает еще в три раза. Увеличение потребления энергии требует создания мощных электростанций, передачи энергии воздушными линиями (ЛЭП) на огромные расстояния. Вокруг этих источников и источников-потребителей формируются ЭМП промышленной частоты (50 Гц). Человек постоянно контактирует с физическим фактором на производстве, при передвижении на электротранспорте, в быту.
В начале 70-х годов прошлого века Ленинградским институтом гигиены труда и профзаболеваний и институтом охраны труда ВЦСПС впервые в нашей стране были выполнены комплексные исследования по физико-гигиенической оценке напряженности электрических и магнитных полей 50 Гц и клинико-физиологические исследования работающих на ЛЭП и подстанциях, установившие отчетливую зависимость нарушений функций жизнеобеспечивающих систем организма от величин напряженности ЭМП. Это было первое сообщение о негативном действии нового физического фактора [2]. На основании клинико-физиологических и экспериментальных исследований на добровольцах были разработаны нормативы и санитарные правила по охране труда [4]. Дальнейшие экспериментальные исследования по установлению порогов вредного действия ЭМП подтвердили разработанные нормативы. В результате в 1975 г. в СССР был принят ГОСТ 12.002-75 ССБТ
«Электрические поля токов промышленной частоты напряжением 400 кВ и выше». Через 10 лет после проведения дополнительных исследований с участием других научных учреждений был переиздан ГОСТ с сохранением основных правил и нормативов с учетом экспозиции (ГОСТ 12.1.00284 ССБТ «Электрические поля промышленной
частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах»). Это были первые законодательные акты по обеспечению безопасности. Однако в документах по нормированию ЭМП частотой 50 Гц не нашло отражения ограничение воздействия магнитного поля (МП). Многие годы существовала точка зрения, что МП 50 Гц не может оказывать вредного воздействия на здоровье, следовательно, не было необходимости регламентировать уровни воздействия магнитной компоненты ЭМП. Вместе с тем еще в 1979 г. было обращено внимание на то, что уровни МП в местах проживания вблизи ЛЭП могут быть причиной онкологических заболеваний у детей [6]. Гипотеза о том, что воздействие слабых крайне низкочастотных (КНЧ) МП может быть причиной повышенного риска онкогенеза, обратила внимание специалистов многих стран на эту проблему. Эпидемиологические исследования, выполненные в конце прошлого столетия в США, Швеции, Дании, Финляндии и других странах, подтвердили связь между воздействием уровней индукции МП 0,3—0,4 мкТл и развитием лейкемии и опухолей мозга у детей, проживающих вблизи ЛЭП.
В связи с этим ВОЗ создала Международный проект в 1996 г. по ЭМП для расследования потенциальных рисков для здоровья, связанных с технологиями, излучающими ЭМП. В 2007 г. Целевая группа ВОЗ провела обзор последствий воздействия ЭМП КНЧ на здоровье [5]. Оценивая риски для здоровья, Целевая группа сделала вывод, что электрическая компонента ЭМП КНЧ с уровнями интенсивности, которые обычно воздействуют на население, не представляет существенных рисков для здоровья. А долгосрочные последствия воздействия МП КНЧ связывают с возможным канцерогенным эффектом. Эпидемиологические исследования выявили двукратный рост заболеваний детской лейкемией, связанной с воздействием МП в жилых помещениях интенсивностью от 0,3 до 0,4 мкТл. В настоящее время ВОЗ проводит политику предупреждения, считая что индукция МП 50/60 Гц в 0,2 мкТл является уровнем повышенного риска. Между тем, действующий гигиенический норматив для жилых помещений, детских, дошкольных, общеобразовательных и медицинских учреждений в нашей стране составляет 5 мкТл (ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07).
Окрытие электромагнитных волн (ЭМВ) способствовало созданию беспроводной связи. А. С. Попов первым создал устройство для передачи радиосигнала на большие расстояния и указал на необходимость разработки мощных генераторов. По настоящее время во всем мире действует огромное число радиопередающих устройств различной
мощности и диапазонов частот от длинноволновых до сверхвысоких.
Так, по данным Международного комитета по радиочастотам в мире только в диапазоне 3-30 МГц работает более 2 млн передающих устройств, из которых более 2 тыс. имеют излучаемую мощность 100 кВт и более. Ежегодно парк этих устройств прирастает на 20 и более тыс. единиц, несмотря на возрастающий уровень помех и перегрузку. Сеть радиовещательных станций, телевизионных центров государственных и коммерческих функционирует круглые сутки, особенно в мегаполисах, создавая дополнительную электромагнитную нагрузку на окружающую среду и человека.
С развитием информационных технологий связана глобальная компьютеризация всех сфер деятельности человека. Контингент, занятый на работах с персональными электронновычислительными машинами (ПЭВМ), с каждым годом экспоненциально возрастает. Компьютеризация существенно изменила трудовой процесс, повысила экономический потенциал вычислительных операций. Вместе с тем, новая технология резко изменила биотехногенную среду и, соответственно, нагрузку на организм оператора. Многочисленные отечественные и зарубежные научные данные свидетельствуют о негативных проявлениях в состоянии здоровья пользователей персональными компьютерами (ПК). Отмечены нарушения со стороны центральной нервной системы, опорно-двигательного аппарата, заболевания органа зрения, репродуктивные нарушения, кожные заболевания, иммунного статуса и др.
Работа с ПК часто сопровождается развитием стрессовых состояний и депрессий. Техногенная рабочая зона оператора ПК характеризуется дискомфортным световым климатом, нарушением аэроионного режима, наличием широкополосных ЭМИ (5 Гц — 400 кГц), электростатического поля, отклонениями визуальных параметров монитора. Каждый из приведенных компонентов производственной среды в той или иной степени является фактором риска, т. е. имеет определенный потенциал воздействия на пользователя с индивидуальной функциональной надежностью организма. Аддитивность и синергизм действия физических факторов и эргономических нагрузок проявляется в интегральных показателях нарушения ряда функциональных систем организма и состояния здоровья в целом.
Рабочее место оператора ПК следует рассматривать как биопатогенную зону, где энергетические параметры физических полей значительно превышают естественные электромагнитные аномальные явления, которые, как известно, влияют
на нормальную электромагнетику мозга и способны перевести ее на уровень стрессовых состояний [3].
По данным специальной комиссии ВОЗ, более чем у половины пользователей ПК имеет место синдром стресса, который проявляется в виде раздражительности, либо депрессии, астматических проявлениях, головной боли, аллергии, воспалениях глаз, подавленности и других симптомов. Проблема здоровья операторов ПК настолько серьезна, что Европейское экономическое сообщество в 1992 г. выпустило директиву № 86|054|ЕЕС, в которой указывается, что пользователь ПК должен быть информирован о возможном вреде здоровью и необходимых мерах безопасности. ВОЗ определила исследование биологического действия низкочастотных ЭМП, создаваемых видеодисплейными терминалами (ВДТ), как приоритетное направление. В США проблема защиты оператора ПК от воздействия ЭМИ признана национальной.
В настоящее время в России активно используются современные информационные системы. Традиционные средства радиосвязи заменили новые виды обмена информацией (сотовая, пейджин-говая, трангинговая связь, беспроводные телефоны), в связи с чем резко увеличилось количество передающих радиоэлектронных средств (РЭС) различной мощности. Широко распространяются коммерческие системы радиосвязи с большим количеством стационарных базовых станций (БС), антенны которых устанавливаются на любых зданиях селитебных территорий.
Для обеспечения мобильной связи в регионах, где отсутствует или недостаточно развита сотовая связь, для расширения зон покрытия сотовых сетей развернуты низкоорбитальные спутники системы связи. Мировой рост покрытия системами сотовой связи увеличивается с каждым годом. Число людей, использующих абонентские терминалы (радиоизлучающие устройства), стремительно растет. В недалеком будущем мобильные телефоны станут основным устройством для доступа в интернет.
Интенсивное развитие подвижных систем радиосвязи (носимые радиостанции, сотовые радиотелефоны) приводит к значительному увеличению интенсивности воздействующих ЭМИ, поскольку источник излучения максимально приближен к телу человека. Излучения на выделенных частотах 400-1800 МГц биологически активны, поглощение энергии в этом диапазоне достигает порядка 50-60% от падающего на поверхность излучения. Актуальность этой проблемы настолько велика, что во многих зарубежных странах проводятся масштабные исследования по оценке биологического действия ЭМИ на состояние здоровья. Результаты этих исследований неоднозначны.
Наиболее распространенные жалобы — это головные боли, чувство жара на коже лица, звон в ушах. Среди пользователей мобильной связью чаще встречаются онкологические заболевания головного мозга.
Радиотелефоны сотовой связи вышли на одно из первых мест проблемы. Специалисты ВОЗ рассматривают вопрос о более строгой стандартизации безопасности мобильных телефонов. Установленные в нашей стране временные ПДУ (100 мкВт/ см2) не имеют научного обоснования и осуществлять их контроль технически затруднено.
Мощными источниками ЭМИ являются и радиолокационные устройства, используемые в различных отраслях экономики. Применяемые радиолокационные станции (РЛС) излучают электромагнитную энергию на расстояние тысяч и десятков тысяч километров. Мощность радаров составляет в импульсе до десятков МВт. Традиционные РЛС, созданные в прошлом столетии, работают в относительно узкой полосе частот, намного меньшими, чем их несущая частота. Для передачи информации используются гармонические (синусоидальные) сигналы. В связи с развитием цифровой технологии стало возможным использовать для радиолокации широкополосные (ШП) и сверхширокополосные (СШП) сигналы, которые занимают огромную полосу частот. В качестве таких сигналов выступают очень короткие импульсы длительностью в нано и пикосекунды. Технологические преимущества СШП сигналов по сравнению с обычными радарами велико. Поэтому сегодня на практике, для увеличения информации о наблюдаемом объекте, разрабатываются и уже используются новые технические устройства, с усовершенствованными качествами. СШП радары используются для обнаружения объектов на коротких дистанциях, в плотных средах. Практическая потребность в этом классе радаров велика. Поэтому сегодня уже создано большое количество действующих радаров специального и промышленного назначения, решающих самые разные задачи. Такие радары получат широкое применение и в отдаленной перспективе в таких областях как геофизика, гидрология, океанография, авиация, космические исследования, скоростная обработка цифровых и информационных потоков и др. [1]. По мнению большинства зарубежных и отечественных экспертов развитие радиолокации, связи, устройств специального назначения на основе СШП генерации будет основным направлением в XXI веке.
Одним из фундаментальных направлений по обеспечению электромагнитной безопасности является регламентирование уровней воздействия вредного фактора. Действующие отечественные гигиенические нормативы были разработаны
в 60-70 гг. прошлого столетия без дальнейшей существенной корректировки. Практика показала, что реализация гигиенических регламентов сыграла существенную роль в оздоровлении условий труда работающих с источниками ЭМП и способствовала снижению случаев профессиональной патологии. Однако, как показали дальнейшие клини-ко-эпидемиологические исследования, сохраняется тенденция к развитию патологических состояний при воздействии ЭМП на уровне допустимых значений. Таким образом, представление о полной безопасности воздействия ЭМП, не превышающих ПДУ, оказалось явно не состоятельным. Это объясняется, по-видимому, многофункциональными характеристиками ЭМИ, которые невозможно было учесть при разработке ПДУ. Характер и степень выраженности биоэффекта определяются не только энергетическими параметрами, но существенно зависят от вида модуляции, поляризации электрического и магнитного векторов, итермиттирующего характера действия, локализации и т. п.
Установленная нелинейная зависимость реакций (частотные и энергетические «окна»), дезадаптирующее действие фактора, кумулятивные эффекты при многократных воздействиях более слабых, чем пороговые уровни ЭМП, противоречат концепции только энергетического взаимодействия организма с ЭМП при определении ПДУ.
Кроме того, в настоящее время разработаны и используются новые виды радиотехнических устройств высокой мощности с более сложными параметрами излучений (широко- и сверхширокополосные импульсные с различной формой и длительностью импульса и модуляцией, многочастотные с управляемой поляризацией и т. п.) А биологическое действие ЭМИ с такой организацией излучаемого сигнала не изучено и трудно прогнозировать последствия для здоровья человека, контактирующего с подобными ЭМИ. Действующие ПДУ не могут гарантировать безопасность работающих при разработке и эксплуатации этих устройств.
Анализ ситуации в западных странах показывает устойчивую тенденцию роста угроз электромагнитной безопасности. Во многих зарубежных странах (Швеция, Финляндия, Франция, Англия, Канада, США и др.) имеются долгосрочные национальные программы по оценке опасности и обеспечению защиты человека от воздействия физического фактора. Основной целью научно-исследовательских программ является изучение биологического действия ЭМИ, создаваемых различными источниками, на состояние здоровья и жизнь человека. В России практически отсутствует координация работ по столь актуальной проблеме и не разработана Целевая национальная программа по защите населения от воздействия ЭМИ.
Заключение. Использование радиочастотных устройств в различных сферах деятельности человека сопряжено с эмиссией в производственную и окружающую среду ЭМИ широкого спектра частот. Воздействие физического фактора, обладающего проникающей способностью, на организм человека проявляется в нарушении функций жизнеобеспечивающих систем с отдаленными негативными последствиями. Проблема обеспечения электромагнитной безопасности человека в современных условиях технического перевооружения весьма актуальна и требует создания национальной программы по защите человека от опасного и вредного воздействия ЭМИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров В.В., Козлов А.И. Радиолокация. Основные принципы функционирования. Настоящее и будущее. // Труды Всерос. науч. чтений «Будущее сильной России — в высоких технологиях». — СПб. 2007. — С. 14-18.
2. Асанова Т.П. К вопросу о влиянии электрического поля высокой напряженности промышленной частоты на организм работающего. // Матер. Научной сессии, посвященной итогам работы Лен. НИИ гиг. тр. и профзаб. за 1961-1962 гг. — Л. — 1963.
3. Казначеев В.П., Спирин Е.А. Космопланетар-ный феномен человека. — Новосибисирск, Наука.
1991. — 302 с.
4. Нормы и правила по охране труда при работах на подстанциях и воздушных линиях электропередачи напряжением 400, 500 и 700 кВ переменного тока промышленной частоты. Утв. 29.10.1970 г. № 868-70. М. 1972.
5. Extremely low frequency fielols. Enviromental Health Criteria. Vol. 238. Geneva, WHO. 2007.
6. Wertheimer N., Leeper E. Electrical Wiring Configurations and Childhood Cancer / / Amer.J. Epidemiolog. — 1979. 109. — P. 273-284.
Поступила 14.11.13 СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Шилов Виктор Васильевич,
директор ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», д-р мед. наук, профессор. E-mail: [email protected] Каляда Таисия Васильевна,
вед. науч. сотр. ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», д-р мед. наук, профессор. E-mail: [email protected] Фролова Нина Михайловна,
зам. директора ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», д-р мед. наук. E-mail: [email protected]
