Радомир 31.01.2007 написал: Искусственные и естественные электромагнитные поля в окружающей человека среде и приборы для их обнаружения и фиксацииНАУЧНЫЕ ФАКТЫ И ПРОБЛЕМЫ – КАК ОТПРАВНЫЕ ТОЧКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НЕОБХОДИМОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ1. Гипогеомагнитные поля и помещения. В наши дни большой интерес вызывает проблема здоровья и защиты людей по роду своей работы или деятельности длительное время находящихся под воздействием электромагнитных полей (ЭМП) на своих рабочих местах, в экранирующих естественные ЭМП герметически закрытых тонко- и толстостенных помещениях (в самолетах, в космических аппаратах, в морских судах, в закрытой военной технике, в подземных сооружениях, в метро и т.д.) [1, 20, 32, 33, 37, 44, 71, 72]. Например, на морских судах экипаж длительное время находится и работает в условиях экранированного помещения, в условиях так называемых гипогеомагнитных полей (ГГМП), то есть в условиях суперпозиции постоянных полей, создаваемых ослабленным геомагнитным полем, полей ферромагнитных частей конструкции судна и полей, создаваемых постоянными токами, протекающими по этим конструкциям. Поэтому здесь возникает проблема допустимых гигиенических норм и требований к рабочим местам экипажа. Длительное воздействие ГГМП на человека приводит к снижению его работоспособности, негативному действию на его здоровье. Такие поля являются биологически активным фактором, вызывающим ряд изменений на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования организма. Исследования показали, что биологическая граница, разделяющая безопасные и вредные условия труда при наличии ГГМП характеризуется коэффициентом его ослабления относительно естественного магнитного поля открытого пространства равным 2. Установлено, что при ослаблении ГГМП в 2.5 раз относительно естественного магнитного поля (МП), наблюдается увеличение на 40% количества заболеваний у людей, работающих в условиях такого помещения. Фактически установлено, что у обследованных частота заболеваний, сопровождающих синдром иммунологической недостаточности, существенно превышает таковую среди практически здоровых людей. При нахождении человека в искусственных гипогеомагнитных условиях отмечаются изменения психики, появляются нестандартные идеи, образы. Результаты клиникофизиологических обследований лиц, длительное время работавших в экранированных гипогеомагнитных помещениях, при коэффициенте ослабления геомагнитного поля в 4…10 раз, свидетельствуют о развитии у них ряда функциональных изменений в ведущих системах организма [32-34, 44, 47}. Так, со стороны центральной нервной системы выявлены признаки дисбаланса основных нервных процессов в виде преобладания торможения, дистония мозговых сосудов с наличием регуляторной межполушарной асимметрии, удлинение времени реакции на появляющийся объект в режиме непрерывного аналогового слежения, снижение критической частоты слияния световых мельканий. Нарушения механизмов регуляции вегетативной нервной системы проявляются в развитии функциональных изменений со стороны сердечнососудистой системы в виде лабильности пульса и артериального давления, нейроциркуляторной дистонии гипертензивного типа, нарушения процесса реполяризации миокарда. Данные, полученные в лабораторных экспериментах [32, 44], позволили выявить неблагоприятное влияние длительного экранирования естественных ЭМП (при различной их ослабленности) на организм животных, что является существенным подкреплением его гигиенической значимости. 2. Естественные ЭМП. С точки зрения медицины и магнитобиологии в настоящее время уже не вызывает сомнений тот факт, что ЭМП естественного происхождения (естественный электромагнитный фон Земли) следует рассматривать как один из важнейших экологических факторов [4, 7-9, 16, 20, 64, 68, 70, 72, 81]. Наличие естественных ЭМП в окружающей среде является совершенно необходимым для существования нормальной жизнедеятельности, а их отсутствие или дефицит – приводит к серьезным негативным, порой даже необратимым последствиям для живого организма. Необходимость принимать меры защиты от влияния естественных магнитных возмущений - магнитных бурь (МБ) в первую очередь диктует потребность в средствах их обнаружения в реальном масштабе времени в условиях промышленного большого города с сильными искусственно созданными электромагнитными излучениями (ЭМИ) и помехами, амплитуда которых может достигать 1.10 мкТл и более. До недавнего времени считалось, что зафиксировать МБ можно только в местах со сравнительно спокойным магнитным полем, без сильных промышленных помех. Известно, что уровень помех с частотой сети в обычных лабораторных условиях или в условиях городских больниц и клиник может превышать вариации естественного геомагнитного поля в тысячу и более раз. Помехи от электрифицированного транспорта имеют импульсный характер и составляют по амплитуде десятки нТл на расстоянии в сотни метров [20, 46, 69, 72, 81, 87]. Спектральный состав городских помех практически перекрывает спектры всех известных сигналов от биологических объектов. Максимум спектра вариаций геомагнитного поля обычно приходится на область периодов порядка суток, в зависимости от геомагнитной широты места наблюдения, с резким уменьшением в области коротких периодов. При этом во время сильных МБ спектр геомагнитных вариаций смещается в область коротких периодов. 3. ЭМП и ЭМИ искусственного происхождения. К настоящему времени, по данным экологов и врачейгигиенистов известно, что все диапазоны ЭМИ оказывают влияние на здоровье и работоспособность людей, на отдаленные последствия. Воздействие ЭМП на человека в силу их большой распространенности более опасна, чем радиация. Доказано, что наиболее чувствительной системой организма человека к действию ЭМП является центральная нервная система [18, 29, 47, 48, 66, 72]. Человек не способен физически ощущать окружающее его ЭМП, однако оно вызывает уменьшение его адаптивных резервов, снижение иммунитета, работоспособности, увеличивает риск заболеваний. Энергетическая нагрузка от ЭМИ в промышленности и в быту возрастает постоянно в связи со стремительным расширением сети источников физических полей электромагнитной природы, а также с увеличением их мощностей. Во всех странах с каждым годом ужесточаются допустимые нормы воздействия ЭМИ на специалистов и население [6, 11, 35, 45, 46, 48, 50, 62, 72, 82, 86]. Особенно опасно действие ЭМИ на детей, подростков, беременных и лиц с ослабленным здоровьем. Например, по утверждению врачей, только в г. Москве около 60% школьников имеют нарушения здоровья, а 20% обречены на отсутствие репродуктивных функций в будущем. В настоящее время, как в России, так и за рубежом регламентация ЭМП промышленной частоты осуществляется раздельно для электрической и магнитной составляющих без учета того, что в большинстве случаев, как в производственных условиях, так и в быту ЭМП действуют на человека совместно. Вопрос об одновременной регламентации обеих составляющих ЭМП представляет достаточную трудность, так как требует определения и анализа вклада каждой из них во влияние на здоровье человека. Согласно давних традиций в нашей стране, гигиеническая регламентация ЭМП в различных частотных диапазонах основана на результатах гигиенических, клинических и эпидемиологических исследований [13, 31, 36, 54, 61, 72]. Электрические поля (ЭП) промышленной частоты окружают нас круглые сутки, благодаря излучениям от электропроводки, осветительных средств, бытовых электро- и электронных приборов, линий электропередачи и т. п. Воздействия этих ЭМИ вызывают у человека иммунную недостаточность, синдром хронической усталости. Например, в компьютерной технике проблема состоит в том, что ЭМП от дисплеев столь же интенсивны, как и от телевизоров, а усадить пользователя компьютера на расстояние 2 - 3 метра от дисплея невозможно. Таким образом, пользователь компьютера волейневолей должен быть близок к дисплею, подвергая себя воздействию этих полей [35,62]. Именно это обстоятельство привело к появлению многочисленных сведений об отрицательных последствиях такой близости. По этому поводу существует директива Европейского экологического сообщества (ЕЭС) No.90/270/EEC, которая гласит: Оператор, работающий с дисплеем, должен быть информирован о мерах безопасности и сохранении здоровья, а также о мерах, предпринимаемых с целью уменьшения или устранения любого риска. Впервые наиболее жесткие нормы были созданы в Швеции (стандарты MPR I, MPR II, ТСО 91, ТСО 95 и TCO 99) [17, 30, 59].Эти нормативы включены в официальные документы ЕЭС и являются основополагающими для создания базового стандарта стран ЕЭС. Предлагаемые в них нормы отражают современные понятия степени биологической безопасности с одной стороны и технические возможности электронной промышленности с другой стороны. В России разработаны аналогичные государственные стандарты [5, 60, 72], на настоящий момент времени для специалистов – компьютерщиков и пользователей компьютерной техники установлено ограниченное время пребывания в электрическом (магнитном) поле напряженностью более 25 В/м (250 нТл) и 2,5 В/м (25 нТл) в диапазонах частот соответственно 5 Гц – 2 кГц и 2 – 400 кГц, которое регламентируется выпущенными стандартами и санитарными нормами и правилами [5, 60]. Однако, как показывает опыт [35], установленных в действующих нормативных документах требований на практике оказывается недостаточно для обеспечения нормальной для здоровья человека электромагнитной обстановки в помещениях, где производятся работы с компьютерами. В последние годы появились достоверные научные факты и исследования, неоспоримо доказывающие влияние ЭМП на человеческий организм (в том числе и промышленной частоты 50 Гц), которые окружают человека в быту, на производстве и в транспорте [2, 3, 6, 10-13, 31, 36, 38, 45, 49, 50, 53, 56, 57, 63, 69, 72]. Несмотря на то, что у физиков еще нет общепризнанного понимания того, как слабые низкочастотные ЭМП вызывают реакцию живых систем, вполне очевидно, что следует всячески избегать длительного их воздействия на людей. Особенно опасна составляющая ЭМП - магнитное поле (МП). Риск воздействия МП может быть существенно снижен, если точно известен источник, откуда исходит опасность. Многие лабораторные и клинические исследования, проведенные в Швеции, США, Японии и других странах [72], показали, что длительное воздействие ЭМП приводит к изменениям на клеточном уровне, в частности, к появлению онкологических заболеваний, а также таким новомодным болезням, как иммунная недостаточность, синдром хронической усталости. При этом считается весьма опасным длительное воздействие МП силой более 0,16 А/м (200 нТл), особенно для детей, беременных женщин и лиц с ослабленным здоровьем. Поскольку отсутствуют новые государственные нормативные документы, устанавливающие для населения безопасные уровни МП на частоте 50 Гц, следует держаться подальше от источников ЭМП. При этом следует иметь ввиду, что интенсивность ЭМП очень быстро падает с увеличением расстояния от источника. Например, уровень напряженности МП величиной 2,4 А/м (З мкТл), зарегистрированный на расстоянии 0,3 м от источника ЭМП, уменьшается до 0,08 А/м (100 нТл) на расстоянии 1 метр, что является по современным понятиям вполне безопасным. ПРИБОРЫ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ГОРОДА: ИНДИКАТОРЫ МАГНИТНОЙ БУРИ Наши исследования [20, 24-26, 76, 78, 79, 81, 83-85], целью которых было создание надежных и недорогих приборов для обнаружения МБ в условиях с большим уровнем техногенных помех и шумов, для проведения локального электромагнитного мониторинга в больницах, клиниках, в зонах отдыха, в жилых и производственных помещениях, показали принципиальную возможность применения диагностических магнитометров (ДМ), выполненных на базе феррозондовых магниточувствительных датчиков, в условиях города с большим уровнем электромагнитных помех. Поэтому в 1990 г. в ИЗМИРАН приступили к изготовлению простых, недорогих приборов для оснащения медицинских учреждений, способных индицировать процесс изменения естественного МП в реальном времени [20, 23, 25, 83, 85]. В результате появился новый класс ДМ – индикаторы магнитной бури (ИМБ). Изготовленные в период с 1992 по 1999 гг. [23, 25] модели ИМБ получились малогабаритными, достаточно простыми в эксплуатации и обслуживании. Опытные образцы ряда приборов прошли клинические и лабораторные испытания в исследовательских центрах и организациях. В процессе проводимых экспериментальных работ были созданы специальные компьютерные программы, позволяющие проводить корреляционный анализ получаемых медицинских и геофизических данных. Накопленный опыт использования ДМ и ИМБ различных типов и конструкций в клиниках показал принципиальную возможность применения созданной магнитометрической аппаратуры в условиях с достаточно большим уровнем техногенных электромагнитных помех [8, 21, 23, 77, 85], экспериментально показана возможность и необходимость регистрации МБ в условиях клиники [7, 8, 76, 81]. Основные характеристики созданных ИМБ приводятся ниже. Диагностический магнитометр - индикатор магнитной бури МФ-01. Высокочувствительный аналоговый (настенный) прибор, включает в себя два основных блока: магнитный измерительный преобразователь (МИП) и блок индикации (БИ), соединенные между собой кабелем длиной 10.15 м [23, 25]. Информация об изменении интенсивности МБ, ее мгновенное значение, в течение суток отображается на шестиуровневом световом индикаторе БИ. Для индикации текущего магнитного возмущения БИ оснащен звуковой сигнализацией. Источник питание прибора - шесть батарей типа R6 напряжением 9 В. Габаритные размеры: 250 х 80 х 40 мм (МИП) и 110 х 90 х 55 мм (БИ), масса прибора, не более 1,2 кг. Диагностический магнитометр - индикатор магнитной бури МФ-04 MAGIC. Высокочувствительный прибор, состоящий из двух блоков: МИП и БИ, соединенных между собой кабелем длиной 6.10 м [23, 25]. Информация об изменении интенсивности МБ, ее мгновенное и среднее значение за 60-ти минутный интервал времени, в течение суток отображается на световом индикаторе БИ. Для индикации текущего времени используются встроенные таймер и цифровое табло. Предусмотрена возможность индикации величины МБ при помощи включения звуковой сигнализации и возможность круглосуточной фиксации получаемой информации в реальном масштабе времени при помощи самопишущего потенциометра. Число фиксируемых индикатором градаций МБ - 6. Питание от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Масса прибора, не более 3 кг. Малогабаритный магнитометр - индикатор магнитной бури МФ-05. Высокочувствительный малогабаритный настенный прибор [23]. Информация об изменении интенсивности МБ, ее мгновенное значение, отображается на световом индикаторе. Предусмотрены возможность индикации величины МБ при помощи включения звуковой сигнализации и возможность фиксации и визуализации ее максимального значения при помощи светового индикатора. Прибор позволяет круглосуточно фиксировать получаемую информацию в реальном масштабе времени при помощи самопишущего потенциометра. Число фиксируемых индикатором градаций МБ - 6. Питание от сети переменного тока при помощи сетевого адаптера, напряжением постоянного тока - 9 В. Длина кабеля выносного магнитометра 6.10 м. Габаритные размеры: длина корпуса - 160 мм, внешний диаметр - 70 мм, масса не более 0,5 кг. Регистратор геофизических данных - индикатор магнитной бури IDL – 04 [8, 14, 25] предназначен для регистрации, хранения, обработки, анализа и представления медленноменяющейся в реальном времени информации от восьми аналоговых датчиков, в качестве одного из которых используется МИП. Осуществляет визуализацию на индикаторе графика сигналвремя, передачу данных в компьютер, вывод данных в аналоговом виде на самописец, изготовление твердой копии экрана на принтере, расчет и демонстрацию индекса магнитной активности. Прибор реализует оригинальный алгоритм работы, который позволяет, используя получаемые в темпе эксперимента данные, сигнализировать о МБ, рассчитывать и визуализировать индекс магнитной активности на основе поиска, выявления и определения дней со спокойной геомагнитной обстановкой. При расчете магнитного возмущения и индекса магнитной активности данные регистратора подвергаются цифровой фильтрации. Объем энергонезависимой памяти позволяет накапливать данные в течение 14.113 суток. Масса прибора не более 3 кг. Универсальный регистратор данных - индикатор магнитной бури IDL – 04М является современной модификацией ИМБ IDL-04 и предназначен для измерения в реальном времени, регистрации, хранения, обработки, анализа и представления данных измерений вариаций D-составляющей вектора магнитной индукции поля Земли, для проведения мониторинговых работ по исследованию окружающей среды, для проведения медицинских и магнитобиологических исследований. Имеет два измерительных канала для подключения (с помощью кабелей длиной 8…10 м) МИП с одинаковым диапазоном: ± 1000 нТл. Отсчетная точность 1 нТл, цикл регистрации – 60, 150, 300 и 600 с. Напряжение питания 5 В (от сетевого адаптера). Прибор имеет встроенный графический индикатор. Зафиксированные данные о МП подвергаются цифровой фильтрации. Объем энергонезависимой памяти позволяет накапливать данные в течение 65 суток. Габаритные размеры блока измерения и накопления данных (БИН): 200 х 140 х 230 мм, масса прибора не более 2 кг. Универсальный регистратор данных - индикатор магнитной бури IDL – 07 предназначен для проведения мониторинговых работ по исследованию окружающей среды, для проведения медицинских и магнитобиологических исследований [14, 23, 89]. На базе прибора возможно построение автономных редко обслуживаемых обсерваторий, пунктов сбора и накопления данных, построение автономных станций. Имеет 8 измерительных каналов, два из которых использованы для подключения МИП, остальные каналы могут быть использованы для подключения различных датчиков физических полей. Один из магнитометрических каналов позволяет измерять переменное МП в частотном диапазоне от 0 до 500 Гц. Диапазоны измерений магнитометрических каналов: ± 125, ± 250, ± 500 и ± 1000 нТл, отсчетная точность - 1 нТл. Цикл регистрации 0,1.3600 с. Скорость регистрации данных на аналоговом регистраторе 1, 4, 10 значений/с. Габариты: 200 х 140 х 230 мм (БИН), 140х80х40 мм (первого МИП) и 50 х 10 х 6 мм (второго МИП). Для визуализации данных имеется встроенный графический индикатор. Регистратор магнитной активности - индикатор магнитной бури IDL – 09 предназначен для определения и индикации амплитуды МБ в любом районе Земного шара в реальном масштабе времени, для измерения, регистрации, хранения, анализа и представления данных об изменении магнитного поля. Напряжение питания 5.12 В. Объем энергонезависимой памяти позволяет накапливать данные в течение 3.5 суток. Прибор имеет аналоговый выход и оснащен встроенным цифровым (графическим) индикатором. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ И СОВРЕМЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИХ ОБНАРУЖЕНИЯДля электромагнитных исследований в помещениях любого типа и размера созданы современные интеллектуальные магнитометры (ИМ) на основе малогабаритных аморфных феррозондов, которые позволяют проводить сертификацию помещений, их картирование, определение вредных источников излучений, позволят обнаружить источники ЭМП, определить зону безопасности от электропроводки, от электро- и электронных приборов, осветительных приборов, установить безопасное включение выключателей и вилок бытовых приборов в розетки, зарегистрировать излучения от стен со скрытой электропроводкой и переизлучения от столов с металлическим каркасом, металлических шкафов, электроарматуры. При помощи ИМ появилась возможность разработать критерии оценки ЭМП и ГМП в помещениях. Созданные приборы позволяют определить зону безопасности от компьютера, от электрооборудования в доме, офисе, на производстве, в школе и на даче, ответить на вопросы: где расположить кровать, письменный стол, как правильно расставить электроприборы на кухне, оценить безопасное расстояние от междуэтажного фидера электропитания в доме, от источников излучения, находящихся за стенами, под полом Вашей квартиры (у соседей), убедиться в отсутствии протекания тока по металлическим трубам коммуникаций в квартире и т.п. Ниже приводятся основные характеристики ИМ, созданных в условиях ИЗМИРАН в последние годы, которые по точности измерения превосходят все известные из литературных источников [6, 35, 75] приборы, выпускаемые для измерения ЭМП как отечественными, так и зарубежными фирмами. Индикатор электромагнитной обстановки MAGIC МF-06 представляет собой малогабаритный носимый прибор со встроенным датчиком и цифровым индикатором, позволяющим определять источники вредных ЭМИ искусственного происхождения, оказывающих воздействие на человека на его рабочем месте, на транспорте, а также осуществлять контроль уровня электромагнитной обстановки в электронной промышленности, в локальных и гипогеомагнитных помещениях [22]. Основные технические характеристики. Диапазоны измерения постоянных МП: ± 2, ± 20 и ± 200 мкТл. Цена единицы счета младшего разряда цифрового индикатора соответственно 1, 10 и 100 нТл. Погрешность измерения в каждом из измерительных диапазонов не более 1%. Питание от батареи типа 6F22 напряжением 9 В. Потребляемая мощность в автономном режиме не более 0,12 Вт. Предусмотрено питание от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц при помощи стандартного сетевого адаптера и выход аналогового сигнала на аналоговый регистратор. Напряжение постоянного тока на аналоговом выходе 0. ± 2,5 В. Габаритные размеры: 160 х 65 х 25 мм. Масса прибора, не более 0,15 кг.