Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия на человека электромагнитных полей.
| Уровни, определенные нормативным документом для времени воздействия | СЭ | ЭМП НЧ | ЭМП ВЧ | ЭМП СВЧ | ||||||
| 0-3 Гц | 50 Гц | 0-60 кГц | 30-300 кГц | 0,3-3 МГц | 3-30 МГц | 30-300 МГц | 0,3-30 ГГц | 30-300 ГГц | ||
| 1. ГОСТ 12.1.045—84 1 ч 8ч | 60 кВ/м20 кВ/м | |||||||||
| 2. ГОСТ 12.1.002—84 8ч | 5кВ/м | |||||||||
| 3. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия ЭП, создаваемого воздушными ЛЭП 50 Гц № 2971-843.1. Внутри жилых зданий3.2. На территории жилой застройки3.3. Вне зоны жилой застройки | 0,5 кВ/м1 кВ/м5 кВ/м | |||||||||
| 4. ГОСТ 12.1.006-84 8ч | 50В/м5А/м | 0 В/м 0,ЗА/м | 0В/м | 25 кВт/см2 | 25 мкВт/см2 | |||||
| 5. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия ЭМП, создаваемых радиотехническими объектами № 2963-84 (круглосуточно) | 25В/м | 5В/м | ЮВ/м | З В/м | 10 мкВт/см2 | |||||
При определении конкретного значения уровня ПДУ разработчики руководствуются либо результатами специально выполненных работ (например, печи СВЧ и индукционные печи), либо результатами общих медико-биологических исследований (системы сотовой связи, радиотехнические объекты, ПК).
В случае отсутствия на конкретный вид продукции отдельного норматива, санитарно-гигиенические требования к этой продукции предъявляются на основе ПДУ, установленного в общих стандартах.
Состав экспериментальной установки: генератор переменного тока, генератор постоянного тока, амперметр, куб катушек Гельмгольца, соединительные провода.
I. Конструкция куба катушек Гельмгольца
Установка, названная катушками Гельмгольца, предназначена для получения однородного (постоянного, переменного, комбинированного) магнитного поля. Установка позволяет получать слабые магнитные поля с достаточно высокой степенью однородности в большом диапазоне частот.
Для создания постоянного магнитного поля используется классический подход - катушки (кольца) Гельмгольца.
На практике катушки представляют собой три пары взаимно параллельных катушек, главная ось которых направлена по осям х, у, z. Каркасы катушек изготовлены из немагнитного материала - алюминия Д6 ГОСТ 4784-65, толщиной листа – 1,5 мм. Каркасы изготовлены из отдельных балок шириной 100 мм и высотой ребра 15 мм. Балки соединены методом аргонной сварки. Спаянный каркас представляет собой квадратную катушку размером 390*390 мм и шириной 390 мм. Внутренние углы каркаса приблизительно равны 90°. Вес одного каркаса в сборе составляет 0.5 кг.
В качестве обмотки на каркас используется провод диаметром 0.5 мм, марка провода ПЭТВ ТУ 16-705.110-79. Выбор диаметра обмотки обусловлен предварительным моделированием параметров катушки Гельмгольца с помощью программы Microsoft Excel, а также, созданием магнитного поля, компенсирующего магнитное поле Земли. Способ намотки однослойный, количество намотанных витков, размещенные на всю ширину рамки, n=100. Вес одной рамки с обмоткой составил 1.5 кг. Внутренняя поверхность каркаса покрывается лаком ПФ-58 (ГОСТ 9825-61) по третьему классу. Для оперативной коммутации катушек в полевых условиях используются клеммы с винтовым соединением проводов, закрепленные на каркасе.
Система катушек в сборе представляет из себя куб объемом V=(390*390*390) мм = 59319000 мм3. Полученный объем необходим для получения однородного магнитного поля и проведения дальнейших исследований.
Рассмотрим формулу, на основе на которой можно конструировать круглые и квадратные катушки, у которых линейные размеры сечения обмотки доходят до 0,1 линейных размеров самой катушки:
1,428Δ-0,807*η2/а+1,596*ξ2/а=0,
где η -полуширина обмотки,
ξ - полутолщина обмотки,
Δ = L - 2а*0,5445, где L - расстояние между обмотками.
Катушка Гельмгольца, навитая на квадратный каркас имеет преимущества перед катушкой, навитой на круглый каркас, так как обладает весьма высокой однородностью. Кроме того, они проще в изготовлении, но выдержать высокую точность при создании квадратной обмотки труднее, чем круглой.
II. Расчет параметров магнитного поля.
Составляющие напряженности магнитного поля вдоль оси квадратной катушки подсчитывается по формулам:
Нх=(0,64806*ω*I/а)*{1-0,5388*∆/a-1,43*∆/a3*(2x2-y2)-1/a4[0,81x4-2,42x2y2+0,4-0,2sin22*θ)y4]+…};
Hy=1,296*ω*I*x*y/a3*{-1,43+0.8/a2*[x2-(1-2sin22*θ)*y2]+…},
где θ, x, y – координаты точки, в которой вычисляются составляющие Hx и Hy.
∆=2d-0,5445*2a – параметр неточности изготовления катушки (малая величина).
ω – число витков в одной секции.
Соответственно напряженность поля в центре квадратной катушки Гельгольца определяется равенством:
Нц=(0,64806*ω*I/a)*(1-0,5388∆/a).
В нашем случае d/a значительно откланяется от 0,5445 (d/a=1), напряженность поля в центре катушек Гельмгольца, используемых в опыте, рассчитывается по формуле:
Нц=4а2*ω*I/π*(a2+d2)*(2a2+d2)1/2.
Зная экспериментальные данные ω=100 и a = d = 390мм = 0,39 м., мы можем вычислить составляющие напряженности переменного и постоянного магнитных полей соответственно:
Hm=4a2*ω*Im/π*(a2+d2)(2a2+d2)1/2=4a2*ω*I*21/2/π*(a2+d2)(2a2+d2)1/2, т.к. I= Im/21/2
Нц==4a2*ω*I=/π*(a2+d2)(2a2+d2)1/2
В эксперименте взята сила тока генератора переменного напряжения, соответствующая максимальному значению выходного напряжения на генераторе I=0,2 A. При заданном Im= 0,2*21/2 А найдем Hm:
Hm=4*0,392*100*Im/[3,14*(0,392+0,392)*(2*0,392+0,392)]=72,73*Im=72,73*0.282= 20,4 А/м.
Отсюда Нц== Hm(Im)/ 1,85=20,4/1,85=10,91 А/м.
Т.к. В = µ*Н,
µ = 4π*10-7 Тл*м/А;
В~ = 4π*10-7*20,4 = 25,6 мкТл;
В= = 4π*10-7*10,91 = 13,7 мкТл.
В качестве объекта контроля были выбраны семена гороха одного сорта в количестве 30 штук. Предварительно семена проращивали в течение нескольких суток. Горошины на расстоянии полутора сантиметров друг от друга заворачивали во влажную вату и помещали в лотки, которые регулярно сбрызгивались водой. Полученные ростки были посажены в три специальные емкости с землей по 10 штук. В каждую емкость добавляли по 10 мл воды. Затем одну емкость помещали в ослабленное магнитное поле 24 А/м (рис.2), другую - в усиленное магнитное поле 96 А/м (рис.1), а третья была вне поля и являлась контрольной.
Условия:
Режим подключения поля с 10:00 по18:00 ежедневно;
Температура 27°С;
Влажность 65%;
Освещенность в дневное время суток составляет 200 Лк.
Полив производился 1 раз в 2 дня.(рис.3).
В начале эксперимента существенного отставания во всхожести семян как помещённых в ослабленное э.м.п. так и контрольных образцов замечено не было. магнитный поле нормирование бобовые
Но потом ростки, помещённые в э.м.п. стали отставать в росте.(рис.5). К концу опыта стало очевидно, что исследуемые ростки отстали в развитии от ростков находящихся вне поля. Таким образом, ослабленное э.м.п. оказывает негативное влияние на рост и развитие исследуемых семян.
В усиленном магнитном поле наоборот был замечен активный рост исследуемых образцов.(рис.4). Поэтому можно сделать вывод, что с ростом магнитного поля ускоряется онтогенез гороха.
1. Жизнь современного человека и его дальнейшее развитие все в большей степени связаны с использованием различных средств энергетического и информационного обеспечения. Стремительными темпами развиваются системы радиолокации, радиосвязи, телекоммуникации. С каждым годом во всех странах мира происходит беспрецедентный рост производства электроэнергии, а уровень ее среднедушевого потребления только за последние 50 лет возрос в 10 раз.
Результатом столь бурного развития явилось формирование искусственного электромагнитного фона, значительно отличающегося по своим свойствам от естественного и представляющего, таким образом, относительно чужеродную информацию для биологических организмов. Это явление даже получило название «электромагнитный смог». Все более актуальным с учетом последних данных о неблагоприятном воздействии ЭМП на здоровье населения становится понятие об «электромагнитной экологии», впервые введенное в научную литературу еще в начале 70-х гг.
ЭМП являются самыми распространенными раздражителями, влияющими на живые организмы. С ними человек сталкивается на производстве, в населенных пунктах, учреждениях и даже дома. Источники ЭМП многочисленны, интенсивность их постоянно повышается, а воздействие на здоровье многосторонне. Воздействуя на человека, ЭМП могут усугублять сердечно-сосудистые, неврологические и психические заболевания. У человека нет специального органа чувств, воспринимающего ЭМП, что делает этот фактор особенно опасным.
Имеющиеся отечественные и зарубежные материалы о влиянии электрических зарядов, естественных и искусственных электрических, магнитных и ЭМП на биологические системы свидетельствует о чрезвычайной актуальности, научной и практической значимости исследований в этой области. Количество публикуемых работ и проводимых научных конференций по проблеме биологического действия ЭМП и механизмам их влияния на организм непрерывно увеличивается. Вопросы ограничения неблагоприятного влияния ЭМП являются предметом обсуждения многих ученых мира.
Все это должно побуждать к дальнейшему расширению исследований в этой области. Только точное знание механизма действия большинства факторов химической и физической природы позволяет во многих случаях выработать эффективные методы защиты и свести к минимуму неблагоприятное воздействие ЭМП на организм человека.
2. Негативным оказалось влияние ослабленного электромагнитного поля. Под его действием может значительно замедлиться рост растений. Так горох, растущий в зоне с ослабленным геомагнитным полем даст меньше урожая. А под действием усиленного электромагнитного поля увеличивается интенсивность роста растений. В зоне с усиленным геомагнитным полем урожайность гороха увеличится.