Гигиеническая оценка электромагнитных полей носимых радиостанций

Раздел V

ДИСКУССИОННЫЙ РАЗДЕЛ. ПИСЬМА В РЕДАКЦИЮ. РЕЦЕНЗИИ

УДК 613.648.2

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НОСИМЫХ РАДИОСТАНЦИЙ

Н.Б. РУБЦОВА*, С.Ю. ПЕРОВ**, Е.В. КАЛИНИЧЕВА*

В работе представлены результаты измерений уровней электромагнитных полей, создаваемых носимыми радиостанциями, а также результаты дозиметрической оценки величины удельной поглощенной мощности и ее распределения. Рассмотрен комплексный подход для адекватной гигиенической оценки уровней электромагнитного поля радиочастотного диапазона от персональных систем связи, предназначенных для оперативной связи. Ключевые слова: электромагнитное поле, гигиеническая оценка, удельная поглощенная мощность, носимая радиостанция.

В последнее время постоянное увеличение числа и видов техногенных источников электромагнитных полей (ЭМП) обуславливает повышенное внимание к проблеме их неблагоприятного действия на человека. Одним из основных направлений использования ЭМП можно считать передачу информации посредством радиосвязи, являющейся неотъемлемой частью многих технологических процессов, в которых участвует человек. Носимые радиопередающие средства (рации) широко применяются для оперативной связи в структурах МВД, МЧС, строительстве, на железнодорожном и водном транспорте, службах охраны и т.д.

В настоящее время в Российской Федерации официально используется более 20 различных моделей и модификаций носимых радиостанций различных производителей (отечественных и зарубежных). Все они различаются по числу каналов, величине выходной мощности (до нескольких Вт), наличию дополнительных функций и т.п. Наибольшее распространение получили рации, работающие в метровом и дециметровом диапазонах частот ЭМП - от 130 до 500 МГц - с использованием угловой (фазовой) модуляции.

Персонифицированные системы связи обусловливают максимальное приближение пользователя к радиопередающему средству, в результате чего на малых расстояниях от раций уровни ЭМП могут быть потенциально опасными для человека. В последние годы проблеме неблагоприятного влияния на пользователя ЭМП, создаваемых портативными радиостанциями постоянного ношения, уделялось недостаточно внимания. Следует, однако, отметить, что этот вопрос пока остается недостаточно хорошо изученным в связи со сложностью корректных измерений и гигиенической оценки уровней ЭМП в ближней зоне источника, которым является любое персональное средство связи.

Возможные негативные эффекты воздействия ЭМП могут быть сведены к минимуму при условии разработки надлежащих мер безопасности, а также их соблюдении. Адекватное решение этого вопроса невозможно без сравнительного анализа уровней создаваемых ЭМП в ближней зоне источника и величин поглощенной объектом энергии поля при сопоставлении их с действующими гигиеническими регламентами [3].

В литературе имеются выборочные сведения о результатах измерений уровней ЭМП по электрической компоненте у носимых раций «РН-12Б», «Гранит» и «Motorola GP-300/340» на уровне вершины антенн, которые показывают превышение действующих в РФ ПДУ [1]. В тоже время в основе международных рекомендаций и всех зарубежных гигиенических стандартов безопасности ЭМП лежит не используемый в отечественных нормативах параметр удельной поглощенной мощности (Specific Absorption Rate - SAR) [8]. В качестве параметра характеризующего величину поглощенной биологическим объектом энергии поля SAR особенно применим в ближней зоне источника ЭМП, и используется за рубежом при оценке потенциально негативного действия на пользователя персональных средств связи [5,6].

Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт медицины труда РАМН, 105272, Россия, Москва, проспект Буденного д.31

Фонд по исследованию информационных технологий в обществе, 2е^Ьаш81га88е, 43, СН-8004, Цюрих, Швейцария

Цель исследования — разработка комплексного подхода к гигиенической оценке влияния на пользователя ЭМП, создаваемых носимыми рациями, работающими в метровом и дециметровом диапазонах частот. Возможно, что такой подход позволит оценить пороги эффектов биологически значимого воздействия данного физического фактора и обосновать критерии гигиенической оценки воздействия ЭМП. Важна также оценка уровней ЭМП, создаваемых носимыми рациями и экспериментальная дозиметрия, включающая измерения величины SAR на тканеэк-вивалентном фантоме.

Материалы и методы исследования. Объектами исследований являлась носимая рация «Радий-301» («Ижевский радиозавод», Россия), работающая в диапазоне частот 149-171 МГц с фазовой модуляцией в режиме одно- и двухчастотного симплекса [2].

Определение величины электрической компоненты ЭМП проводилось с помощью измерителя Narda NBM-550 («Narda Safety Test Solutions, GmbH», Германия), изотропным зондом EF0391, калиброванным для диапазона частот ЭМП от 100 кГц до 3 ГГц [10]. Радиостанции крепились на радиопрозрачном штативе в вертикальном положении. Измерения проводились на трех относительно рации уровнях: на уровне верха антенны, у основания антенны, у нижней части корпуса и с восьми сторон (фронтальной, задней, 2 боковых и 2 угловых) при двух штатных режимах работы - «ожидание» и «передача». Измерительный зонд EF0391 помещался на расстояниях от 20 см до 1,5 м от корпуса радиостанции с шагом 10 см.

Измерения величины SAR ЭМП были проведены в лаборатории Фонда по исследованию информационных технологий в обществе (Цюрих, Швейцария) с помощью системы «DASY 52 NEO» («SPEAG AG», Швейцария) [7]. Измерения величины SAR осуществлялись посредством системы «DASY 52 NEO» в жидкостном тканеэквивалентном фантоме с электрическими параметрами тела человека (s=52,58 Ф/м; о=0,80 См/м), под которым, на специальном радиопрозрачном держателе, размещалась радиостанция. Измерения проводились зондом электрического поля ET3DV6 («SPEAG AG», Швейцария) предварительно калиброванным для рабочей частоты радиостанции. Для определения распределения SAR в фантоме выполнялось сканирование в горизонтальной плоскости фантома с шагом 15 мм для следующих положений рации: при соприкосновении (0 мм) и на расстоянии 5, 10 и 50 мм от фантома. Измерения проводились с фронтальной и тыльной стороны рации в соответствии с рекомендациями стандарта IEC 62209-2 [9]. Исследуемый объект располагался параллельно плоскости сканирования. Область сканирования занимала всю площадь фронтального сечения рации, включая антенну. Измерения проводились при максимальной выходной мощности радиостанции (4,5±0,5 Вт) в режиме «передача».

Результаты и их обсуждение. При работе рации в режиме «ожидание» уровни ЭМП по электрической составляющей были близки к фоновым значениям и составляли не более 0,36 В/м, а в режиме «передача» значения электрической компоненты ЭМП изменялись от 5 В/м до 30,3 В/м в зависимости от расстояния и положения измерительного зонда (рис.1).

В процессе разговора (режим «передача») рация располагается непосредственно у головы пользователя, фронтальной плоскостью к лицу человека, поэтому в данной плоскости определение уровней ЭМП являются наиболее предпочтительным. На рис.2 представлены величины электрической компоненты ЭМП в зависимости от расстояния от фронтальной стороны рации.

Структура распределения SAR в плоскости фантома с фронтальной стороны рации представлена на рис.3. При соприкосновении радиостанции с фантомом были зарегистрированы три области максимального поглощения (горячие точки) (рис.3.а) и максимальное значение SAR составило 0,753 мВт/г, тогда как при удалении радиостанции от фантома величина среднего SAR уменьшалась, а распределение уровней поглощения были более равномерны. Различие между «горячими точками» составляет не более 2дБ от максимального зарегистрированного уровня SAR в

плоскости сканирования. Максимальное значение среднего SAR с фронтальной стороны радиостанции были зарегистрированы на расстоянии 5 мм от фантома и составили 0,562 мВт/г на 10 г. (рис.3.б).

Рис.1 Диаграммы, иллюстрирующие характер пространственного распределения электрической компоненты ЭМП рации «Радий-301» в зависимости от расстояния на уровнях вершины антенны (а), основания антенны (б) и нижней части корпуса (в).

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

30 б) 20

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Рис. 2. Зависимость электрической компоненты ЭМП в зависимости от расстояния от фронтальной стороны рации «Радий-301» на уровнях вершины антенны (а), основания антенны (б) и нижней части корпуса (в).

I 0.750

O.SOO I 0.450

о.зоо 0,1 БО

I Ю

Согласно требованиям гигиенических нормативов (СанПиН 2.1.82.2.4.1190-03) величины электрической компоненты ЭМП непосредственно у головы пользователя не должны превышать 15 В/м [4]. Полученные данные показывают, что у радиостанции «Радий-301» уровень ЭМП несколько превышает величины ПДУ, которые установлены гигиеническими нормативами, действующими на территории РФ. Проведенные в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.82.2.4.1190-03 [4] измерения напряженности электрического поля на расстоянии 4,2 м от источника излучения показали превышение ПДУ (для подобных устройств) в исследуемом диапазоне частот на 53%.

В связи с отсутствием в нормативно-методических документах в Российской Федерации такого нормируемого параметра, как SAR, представлялось невозможным сравнение полученных данных с отечественными нормативами. Результаты измерения сопоставлялись с рекомендациями Международной комиссии по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP), которые положены в основу ПДУ большинства стандартов безопасности стран Евросоюза и многих других [9]. Согласно этим рекомендациям, для контролируемых условий (профессиональное воздействие) нормативная величина SAR составляет 0,4 Вт/кг. Отсюда, зарегистрированная в нашем исследовании величина SAR, составляющая 0,438 Вт/кг, незначительно превышает установленные международными рекомендациям значения ПДУ для этого диапазона ЭМП.

Заключение. Представленные в настоящей статье предварительные результаты позволяют полагать, что наиболее корректным для гигиенической оценки влияния ЭМП на человека является комплексный подход, включающий в себя как определение интенсивности ЭМП, так и величины SAR. Безусловно, для определения потенциально вредного действия ЭМП, необходимо знать не только уровни излучений, создаваемых радиостанцией, но и учитывать время экспозиции. Рассмотренный комплексный подход при оценке уровней ЭМП на рабочих местах является одинаково корректным в условиях как ближней, так и дальней зон источника излучения. Это позволяет с большей степенью достоверности оценить реальные условия облучения человека, а также выработать научно обоснованный дозозависимый подход для разработки адекватных рекомендаций по снижению вредного действия ЭМП как одного из неблагоприятных факторов производственной среды.

Литература

1. Матер. 4-го Междун. симп. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии «ЭМС-2001» / Башкуев Ю.В. [и др.].- СПб., 2001.- С.261-265.

2. Радиостанция носимая 1Р32Н-4.3 «Радий-301». - Руководство по эксплуатации ЦВИЯ.464511.020 РЭ

3. Рубцова Н.Б., Перов С.Ю., Калиничева Е.В. // Человек и электромагнитные поля / Тез. докл. III Междун. конф. - Саров, 2010. - С.58-59.

4. СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи». - М., 2003.

5. Christ A., Samaras T., Klingenbock A., Kuster N. // Phys. Med. Biol. - 2006. - V.51, N.19. - P.4951-4965.

6. Cleveland R.F., Jr, Athey T.W // Bioelectromagnetics. -1989. - V.10, N.2. - P.173-186.

7. DASY5 System Handbook. - Schmid & Partner Engineering AG, Zurich, Switzerland, 2008. http://www.speag.com

8. ICNIRP Guidelines / Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz) // Health Physics - 1998. - V.74, N.4. - P.494-522. http://www.icnirp.de.

9. IEC 62209-2 Human exposure to radio frequency fields from hand-held and body-mounted wireless communication devices - Human models, instrumentation, and procedures - Part 2: Procedure to determine the specific absorption rate (SAR) for wireless communication devices used in close proximity to the human body (frequency range of 30 MHz to 6 GHz).

10. Narda Safety Test Solutions GmbH, Deutschland. www.narda-sts.de

Рис.3. Структура распределения SAR в плоскости фантома с фронтальной стороны радиостанции при соприкосновении рации с фантомом

PORTABLE RADIO ELECTROMAGNETIC FIELD HYGIENIC ASSESSMENT

N.B. RUBTSOVA, S.YU. PEROV, YE.V. KALINICHEVA

Research Institute of Labour Medicine, Russian Academy of Medical Sciences Foundation for Research on Information Technologies in Society, Zurich, Switzerland

The article presents the results of electromagnetic field of portable radio transmitter measurements, as well as dosimetric estimation of specific absorption rates and its distribution. The complex approach for adequate hygienic assessment of radiofrequency electromagnetic field emitted by personal communication systems intended for operative communication is considered.

Key words: electromagnetic field, hygienic assessment, specific absorption rate, portable radio transmitter.

УДК 613.648.2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДОЗИМЕТРИЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПЕРСОНАЛЬНЫХ СРЕДСТВ СВЯЗИ В ГИГИЕНИЧЕСКОМ НОРМИРОВАНИИ

С.Ю. ПЕРОВ*"

В работе рассмотрен дозиметрический подход к оценке персональных средств связи. Показана детальная структура автоматизированного комплекса, позволяющего проводить измерения в полном соответствии с международными требованиями. Рассмотрены требования к системам автоматизированной дозиметрии на основании международных стандартов и рекомендаций.

Ключевые слова: дозиметрия, гигиеническое нормирование, фантом, тканеэвивалентная жидкость.

В структуре социально-экономической политики любого цивилизованного государства непременно присутствует охрана здоровья человека, в которой немаловажная роль отводится защите от опасных факторов окружающей среды. Радиочастотные (РЧ) электромагнитные поля (ЭМП) относятся к неблагоприятным для человека физическим факторам и безусловно подлежат гигиенической оценке и нормированию [1,21]. Относительно недавно, до стремительного развития информационных технологий и их внедрения в общественную жизнь, воздействию РЧ ЭМП преимущественно подвергалась исключительно узкая группа профессионалов-специалистов. В настоящее время число лиц, находящихся в зоне действия РЧ ЭМИ, существенно возросло за счет использования мобильных систем связи и передачи данных, в том числе и других беспроводных устройств бытового назначения. Таким образом, в этот контингент лиц попало население, которое непосредственно не связано с профессиональным воздействием РЧ ЭМИ, но подвергающееся при этом круглосуточному облучению. Сложившаяся ситуация привела к необходимости установления безопасных уровней РЧ ЭМП для неконтролируемого облучения от бытовых средств связи в непроизводственных условиях. Основной целью проводящихся во многих странах исследований биологического действия РЧ ЭМП является обоснование и разработка документов, регламентирующих предельно допустимых уровни (ПДУ) и для профессиональных групп, и для населения [4,6,14,16].

Однако полученные разными научными коллективами результаты, достаточно противоречивы и не способствуют формированию законченной концепции о влиянии РЧ ЭМП на биологические объекты и, в том числе, и на человека. Есть все основания предполагать, что в основе существующих противоречий лежат неодинаковые принципы оценки энергии РЧ ЭМП поглощенной биологическим объектом, которые связаны с методами измерения величины поглощенной дозы - дозиметрии ЭМП [7].

Параметром оценки поглощенной энергии ЭМП является ее удельная величина, отнесенная на единицу массы объекта и выражаемая в Вт/кг или мВт/г. В англоязычной литературе обозначается как «specific absorption rate» и аббревиатурой SAR. В отечественной литературе эквивалентное обозначение отсутствует, и используются различные по своему смысловому содержанию термины: удельное поглощение, поглощенная мощность, плот-

* Научно-исследовательский институт медицины труда РАМН, Москва, Россия, 105272, Москва, проспект Буденного д.31

Foundation for Research on Information Technologies in Society, Цюрих, Швейцария

ность поглощенной мощности, мощность поглощенной дозы и т.п. [2]. В связи с этим в дальнейшем предпочтительнее использовать SAR, как параметр, употребляемый в нормативных документах США, странах Европы и международных рекомендациях, в том числе и Всемирной организацией здравоохранения [11]. Система определения SAR должна не только соответствовать существующим международным стандартам для РЧ ЭМП, но и обеспечивать необходимый объем функциональных возможностей, позволяющий ее применять при совершенствовании имеющихся и разработке новых норм безопасности.

Гигиенические нормативы (стандарты безопасности) РЧ ЭМП. Гигиеническая оценка воздействия РЧ ЭМП лежит в основе разработки стандартов, гарантирующих безопасные уровни воздействия полей на человека. Разработка и обоснование нормативных документов для РЧ ЭМП связана с биологическими экспериментами, выполненными в лабораторных условиях и на экспериментальных животных, клинико-физиологическими и эпидемиологическими исследованиями [1]. Конечным результатом является величина ПДУ для определенного диапазона/диапазонов ЭМП, ограничивающая уровень воздействия на определенную группу лиц. В качестве основных ограничений воздействия ЭМП плотности тока, SAR и плотности потока энергии (ППЭ) происходит в зависимости от параметров электромагнитного излучения (частоты, интенсивности, вида модуляции и т.п.).

Существуют определенные ограничения по использованию величины SAR в качестве нормируемого параметра, которые зависят, в первую очередь, от диапазона частот ЭМП. В соответствии с существующими представлениями механизмы поглощения энергии в РЧ диапазоне ЭМП в облучаемом биологическом объекте в зависимости от частоты характеризуются определенной спецификой. Поглощение энергии ЭМП, характеризуемое величиной SAR, может происходить во всем объекте, локализоваться в его отдельных частях или быть преимущественно поверхностным [8,12,13]. Оптимальным для использования SAR в качестве нормируемого параметра в стандартах безопасности является частоты ЭМП от 100 кГц до 10 ГГц, поскольку большинство современных средств связи работает именно в этом диапазоне частот.

Существуют два основных уровня ограничений при воздействии РЧ ЭМП: минимальная величина SAR при облучении всего тела и более высокое значение для локального облучения отдельных частей тела (голова, кисти рук и т.д.). Для локального облучения частей тела величина SAR усреднена по объему, определенному как объем ткани в форме куба. Величины ПДУ для воздействия РЧ ЭМП разработаны и представлены в действующих в настоящее время стандартах безопасности [4,6,14,16]. Использование SAR для характеристики объемного поглощение энергии ЭМП в диапазоне выше 10 ГГц не корректно, поскольку основные процессы поглощения энергии ЭМП происходят на поверхности кожи или в ее наружных слоях.

Экспериментальные данные показывают, что 30-минутное облучение ЭМП всего тела человека при SAR 4 Вт/кг температура тканей повышается не более чем на 1°C. Соответственно экспозиция в ЭМП, когда SAR приобретает более высокие значения, может вызывать являющийся опасным для человека нагрев тканей тела. Поэтому профессиональное ограничение облучения РЧ ЭМИ составляет 0,4 Вт/кг (гигиенический коэффициент запаса 10), а для населения - 0,08 Вт/кг (с дополнительным коэффициентом запаса 5) [14].

На основании международных рекомендаций по измерению и контролю РЧ ЭМИ величина SAR не должна превышать установленных величин для всех используемых населением персональных средств связи и иных бытовых устройств. Исходя из этого, для обоснования величин ПДУ ЭМП необходимо экспериментальное определение величины SAR для каждого конкретного устройства.

Экспериментальная дозиметрия РЧ ЭМИ это комплекс мероприятий, в процессе которых измеряется количество и структура распределения энергии РЧ ЭМИ, поглощенной объектом при его облучении [8,12]. В результате определяется нормируемая величина SAR, которая связана с параметрами электромагнитной волны, электрическими свойствами тканей, формой облучаемого объекта и определяется по формуле:

a\E\2

SAR =.

Р