CC BY
11в
естник АПК
Агроинженерия —— № 2(2), 2011 ■ ■
33
УДК 621.3.029
Е. А. Логачева, В. Г. Жданов
ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Рассмотрены основные аспекты проблем использования новейших технологий с применением электрофизических факторов, одной из которых является электромагнитное излучение СВЧ-диапазона. Особое внимание обращено на то, что экологическая безопасность предлагаемых технологий не изучена.
Ключевые слова: сельское хозяйство, электромагнитные излучения, СВЧ-излучения, экологическая безопасность.
The basic aspects of use of the advanced technologies with application of electrophysical factors are considered. One of which is electromagnetic radiation of the microwave-range. In article pays attention that the ecological security of offered technologies is not considered.
Keywords: agriculture, electromagnetic radiation,
microwave radiation, ecological safety.
Постоянный рост населения планеты требует увеличения производства сельскохозяйственной продукции. Данное обстоятельство объясняет актуальность разработки и внедрения новых сельскохозяйственных технологий. Наряду с традиционными технологическими процессами, оснащенными механическими, гидравлическими и электрическими рабочими органами, последнее время все шире используются электромагнитные излучения, в том числе СВЧ-установки. По мере развития техники и технологии происходит освоение новых диапазонов радиоволн. В настоящее время принята следующая классификация радиочастот (табл.1).
К привычным «потребителям» радиочастот, таким, как телевидение, средства связи и радиолокации, добавились научная, медицинская, промышленная аппаратура. В сельском хозяйстве появился ряд СВЧ-технологий. Предлагаемые к внедрению технологии заявлены как экологически чистые. Химическое и бактериологическое загрязнения здесь отсутствуют. Электромагнитная составляющая экологической безопасности предлагаемых технологий обычно не рассматривается и умалчивается.
К неоспоримым преимуществам СВЧ-энер-гии перед другими источниками тепла относят объемный нагрев, высокую скорость нагрева,
Елена Анатольевна Логачева -
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры электроснабжения и эксплуатации электрооборудования ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Тел. 8-928-632-10-73
Е-таИ: elena.logacheva2010@yandex.ru
Валерий Георгиевич Жданов -
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры электроснабжения и эксплуатации электрооборудования ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Тел. 8-928-306-90-26 Е-т^1: jdanov.valery@yandex.ru
избирательность и безинерционность, отсутствие контакта с теплоносителем, отсутствие нагрева емкости и пространства. Применение СВЧ-энергии в процессах позволит значительно снизить удельный расход энергии, стабилизировать выход и качество готового продукта, создать условия для автоматизации производства, труд представляется более комфортным. СВЧ-энергия может быть использована во всех отраслях сельскохозяйственного производства: растениеводстве, животноводстве,
птицеводстве, пчеловодстве, хранении и переработке. В частности, в растениеводстве возможно применение СВЧ-энергии на всех стадиях производственного процесса. Предпосевная обработка семян СВЧ-энергией улучшает их всхожесть, силу роста, что способствует повы-
Таблица 1 - Классификация радиочастот
Частоты Высокие частоты (ВЧ) Ультра -высокие (УВЧ) Сверхвысокие частоты (СВЧ)
100 кГц - 30 МГц 30-300 МГц 300-300 000 МГц
Длины волн Длинные Средние Короткие Ультракорот- кие Микроволны
деци- метровые санти- метровые милли- метровые
3-1 км 1 км - 100 м 100-10 м 10-1 м 1 м - 10 см 10-1см 1 см - 1 мм
34
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
в
еегник АПК
Ставрополья
шению урожайности. В процессе хранения семян использование дезинсекции исключает потери от вредителей.
Идея технологического использования СВЧ-энергии имеет глубокое научное обоснование, однако широкая практическая реализация отсутствует. Одной из главных причин этого обстоятельства является отсутствие единого мнения в оценке безопасных условий труда человека, работающего с источником электромагнитного поля СВЧ-диапазона. В целях предотвращения облучения и сохранения здоровья трудящихся введены «Санитарные нормы и правила при работе с источниками электромагнитных полей высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот», устанавливающие предельно допустимые уровни (табл. 2).
Данные о воздействии сверхвысокочастотных полей на организм человека, с одной стороны, весьма многочисленны, а с другой - весьма разрознены. Большой перечень литературных источников представляет вопросы взаимодействия ЭМП СВЧ на биологические объекты и на организм человека. Ряд авторов указывает на положительное воздействие ЭМП СВЧ малой мощности на организм человека. Другие источники приводят данные о патологических реакциях, возникающих под воздействием СВЧ-полей. Отсутствие координации исследований и разница условий проведения экспериментов усугубляет противоречие. При этом подавляющее большинство склоняются к мнению, что настало время говорить об «электромагнитной экологии», изучении взаимодействия излучений с живыми системами и о сохранении естественного «электромагнитного фона» окружающей среды.
Таблица 2 - Предельно допустимые уровни излучений
Предельно допустимые уровни
Диапазон по Е по Н Плотность потока
мощности
По электрической
составляющей
100 кГц - 30 МГц 20
(ВЧ) В/м
30 - 300 МГц(УВЧ) 5 В/м - -
По магнитной со-
ставляющей
100 кГц - 1,5 МГц - 5 А/м -
По СВЧ 300 - 300000
МГц:
в течение рабочего Не более
дня 10 мкВт/см
в течение 2 часов - - Не более 100 мкВт/см Не более
в течение 15-20 минут - - 1000 мкВт/см с обязательным применением защитных очков
для лиц, профессио-
нально не связанных
с СВЧ-облучением - - 1 мкВт/см
Основным документом, регламентирующим безопасность труда с источниками электромагнитных полей СВЧ-диапазона,является ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые условия на рабочих местах и требования к проведению контроля». Названный стандарт не учитывает реальных условий сельского хозяйства. Действие стандарта распространяется на ЭМП диапазона 60 кГц - 300 МГц и СВЧ-диапазон 300 МГц - 300 ГГц. При этом интенсивность поля диапазона ВЧ на рабочих местах оценивается значением напряженности его электрической и магнитной составляющих - в вольтах на метр (В/м) и амперах на метр (А/м). Тогда как интенсивность электромагнитного поля в СВЧ-диапазоне оценивается значением плотности потока энергии в ваттах на квадратный метр (Вт/м2).
Различия определения интенсивности поля ВЧ- и СВЧ-диапазонов отражаются на определении энергетической нагрузки, а следовательно, и на определении предельно допустимых значений воздействия ЭМП, что вызывает большие неудобства при пользовании этим стандартом. В настоящее время нормирование электромагнитных излучений базируется на двух научных концепциях: «пороговой» и «дозовой», т. е. неблагоприятное воздействие на человека зависит от интенсивности и продолжительности облучения, а также превышения интенсивности облучения некоторой предельно допустимой величины. Предельно допустимый уровень и величина энергетической нагрузки, т. е. «порог» и «доза», связаны друг с другом. Зная одно значение, можно вычислить другое.
На частотах 30 кГц...з00 МГц нормирована напряженность электрического поля Е, В/м; на частотах 300 МГц...300 ГГц - плотность потока энергии (ППЭ) ЭМИ в единицу времени: ППЭ, Вт/м2. ПДУ в разных диапазонах частот равны:
30...300 кГц:
0,3...3 МГц:
3.30 МГц: 30.300 МГц: 300МГц...300 ГГц:
Епду “ 20 В/м
Е,
ПДУ
ПДУ = 10 В/м
ЕПЛУ - 15 В/м
ЕПДУ
■“ОДУ 8 В/М;
ППЭПДУ - 10 мкВт/см2 (0,1 Вт/м2).
Оценка воздействия ЭМИ на людей осуществляется по двум параметрам:
- По экспозиции ЭЭ (энергетической экспозиции ЭМИ) на частотах 30 кГц.300 МГц согласно формулам
ЭЭЕ - Е2Т, (Вт/м)2 ч; ЭЭ - Н2Т, (А/м)2 ч;
ЭЭппэ - ППЭ Т, (мкВт/мН) ч или (Вт/м2) ч;
- По интенсивности ЭМИ на частотах 30 кГц. 300 МГц Е,
ППЭ
а также Н
ПДУ
“ПДУ В/м;
'ПДУ мкВт/см2 (или Вт/м А/м для напряженности магнитного поля
Значения ПДУ по ЭЭ для различных диапазо нов частот определяются как:
30 кГц.3 МГц:
3.30 МГц: 30.50 МГц:
ЭЭЕ
ЭЭН
ЭЭЕ
ЭЭЕ
- 20000 (В/м)2 ч;
- 200 (А/м)2 ч; =7000 (В/м)2 ч;
= 800 (В/м)2 ч;
в
естник АПК
Ставрополья
№ 2(2), 2011
35
ЭЭЕ = 200 (А/м)2 ч;
50.300 МГц: ЭЭЕ = 800 (В/м)2 ч;
300 МГц.300 ГГц: ЭЭП ПЭ = 200 (мкВт/см2) ч.
Важным обстоятельством является то, что не учитывается естественный фон Земли, под влиянием которого в ходе эволюции формировались все биологические объекты, в том числе и человек, фон, который мог бы стать точкой отсчета для сравнения опасности. При проведении электромагнитной экспертизы рабочего места по методикам, предлагаемым действующими нормативными документами, необходимо проводить измерения в экранированных камерах или специальных измерительных площадках, т. е. существует проблема выделения и определения уровня электромагнитных излучений на фоне помех. Дополнительной проблемой является метрологическое обеспечение экспертизы, так как на некоторых частотных диапазонах, попадающих под действие названного стандарта, предусматривает использование измерителей нормируемых характеристик ЭМИ с погрешностью до ± 40 %, что ставит под сомнение целесообразность ведения экспертизы в реальных производственных условиях.
Перечисленные особенности являются принципиальными недостатками, однако пути их преодоления на практике пока не просматриваются. Необходимы дальнейшие научные исследования в области нормирования электромагнитных излучений.
На основании изложенного представляем следующие выводы:
1. Принцип «порогового» и «дозового» подхода в действующих стандартах во мно-
гом не отвечает необходимым требованиям безопасности.
2. СВЧ-технологии в сельском хозяйстве следует внедрять с особой осторожностью, так как вопросы безопасности в большинстве случаев глубоко не изучены.
3. Действующая в настоящее время нормативная документация по безопасности работ с источниками ЭМИ СВЧ является неполной, неточной, требует доработки.
Список литературы
1. Бородин, И. Ф. Применение СВЧ-энергии в сельском хозяйстве / И. Ф. Бородин и др. // ВАСХНИЛ ВНИИ информация и технико-экономические исследования агропромышленного комплекса. - М. : ВНИИТЭИ Агропром, 1987.
2. Логачева, Е. А. Анализ нормативных документов по безопасной работе с источниками электромагнитных излучений / Е. А. Логачева, В. Г. Жданов, А. В. Кравцов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2010. - № 9.
3. Логачева, Е. А. Обоснование путей повышения безопасности работ на СВЧ-установках в сельском хозяйстве / Е. А. Логачева // Пути обеспечения безопасности технологий и средств электромеханизации в сельском хозяйстве. -ЛСХИ, 1990. - С. 52-54.
4. Маслов, О. Н. Электромагнитная безопасность радиоэлектронных средств / О. Н. Маслов. - М. : Международный Центр НТИ. ООО «Мобильные коммуникации», 2000. - 82 с.
