Электромагнитное загрязнение окружающей среды

В двухлетнем полевом эксперименте проводилось облучение вегетирующих растений в течение световых дней двух летних месяцев (июнь-июль) с помощью СВЧ-установок с длиной волны 3 и 10 см и различными уровнями ППЭ от 0,15 до 1,3 мВт/см 2 при ? =3 см и от 4,8 до 12,8 мВт/см 2 ? =10 см. ППЭ в зависимости от расстояния от источника излучения, составляла: на длине волны 3 см - 0,15-1,3 мВт/см 2 , а на длине волны 10 см - 4,8-12,8 мВт/см 2 . Оказалось, что используемые в эксперименте мощности СВЧ-излучения достаточны, чтобы вызвать летальный исход у всех исследованных насекомых под лучом. Облучение сельскохозяйственных растений (картофель, пшеница) с аналогичными энергетическими характеристиками не вызывало их поражения и потерь урожая. Следовательно, отдельные виды насекомых оказываются значительно менее резистентны к тепловому СВЧ-воздействию по сравнению с сельскохозяйственными растениями.

При воздействии поля микроволнового СВЧ поля, также отмечали нарушение поведения муравьев, которые теряли способность "информировать" собратьев об источнике пищи.[12]

1.5.2.7 Воздействие электромагнитного поля на птиц и млекопитающих

В районах с повышенным уровнем ЭМП возникают изменения в жизни животных, связанные прежде всего с нарушениями функционирования центральной нервной системы. Факт корреляции изменений естественных ЭМП и биологических процессов ставит проблему экологической значимости ЭМП. Ее поддерживают палеонтологические сведения о смене видового состава глубоководной фауны Атлантического океана во время инверсии магнитных полюсов земли и другие данные палеонтологических исследований. [ ]

Лабораторные исследования А. Г. Карташева, Г. Ф. Плеханова[ ] по выяснению биотропности поля ЛЭП сверхвысокого напряжения (40 кВ/м; 50 Гц) показали, что у белых мышей (экспозиция 5, 10 и 20 суток) наблюдалось развитие анемии (30 %) на 10-е сутки, которая компенсировалась развивающимся ретикулоцитозом к 20-м суткам. Биотропность поля существенно зависела от стадии онтогенеза, уровня организации и экологических особенностей биообъектов, что необходимо учитывать при экологическом нормировании электромагнитного излучения.[20]

Анализ результатов эксперимента по изучению влияния на животных (крысы-самцы) ЭП (50 Гц) напряженностью от 100 до 5000 В/м при круглосуточном воздействии фактора позволил установить, что наблюдаются изменения общего состояния организма животных, нарушения метаболизма (белкового, углеродного и энергетического обменов и их регуляция) и процессов нейрогуморальной регуляции, кроме того при длительном непрерывном воздействии электромагнитного поля (напряженность 1-5 кВ/м) возникают изменения генеративной функции подопытных животных и их потомства (нарушения внутриутробного и постнатального его развития). При влиянии длительного прерывистого также установлены нарушения генеративной функции (напряженности поля 10-15 кВ/м), выражавшиеся в снижении плодовитости подопытных самок и изменениях внутриутробного развития потомства. Эти данные подтверждаются результатами В.Д. Дышловой, С.М. Пилявской и др. (1982), которые обнаружили после 3-4 месячного облучения мышей линии Вистар ЭМП ПЧ 15-25 кВ/м в семенниках животных морфологические и биохимические изменения интерстициальной ткани, характер которых зависел от напряженности ЭМП промышленной частоты (ПЧ). Самцы, подвергавшиеся ежедневному 5-часовому воздействию ЭМП ПЧ напряженностью 15 кВ/м, оказались бесплодными, несмотря на высокую сексуальную активность. При воздействии электромагнитного поля напряженностью 10 кВ/м самцы потомство дали, но оно развивалось хуже, чем в контроле (повышение частоты врожденных аномалий и постэмбриональной гибели, снижение интенсивности роста тела). В потомстве от самок, подвергавшихся воздействию ЭМП ПЧ напряженностью 10 и 15 кВ/м, наряду с указанными выше нарушениями, отмечено ухудшение развития шерстяного покрова. На основании полученных данных о влиянии ЭМП ВЛ на репродуктивную систему животных, можно ожидать в природных экосистемах нарушение количественного соотношения особей некоторых видов, что нарушает устойчивость экосистемы.[10]

Результаты нескольких исследований сельскохозяйственных животных (овцы, ягнята), постоянно подвергающихся облучению ЭМП ВЛ показали, что существенных отличий по сравнению с контролем не наблюдалось в следующих показателях: продуктивности, уровнях заболеваемости и смертности. Но были обнаружены статистически достоверное снижение иммунной активности (интерлейкин-1) при продолжительном облучении.

В лабораторных исследованиях обнаружено, что облучение (60 Гц, 30 кВ/м) свиней в период сна вызывало у них беспокойство и дискомфорт, в то время как в период активности таких реакций не возникало. В исследованиях по изучению влияния ЭМП ЛЭП-345, 500, 760 (напряженность 2-15 кВ/м) на коров, было зарегистрировано увеличение случаев рождения телят с аномалиями и среднего процента смертности телят с 3,4% до 5,85%. В то же время у взрослых коров не было зарегистрировано изменений в продуктивности и биохимическом составе молока.[8]

Проведенное Г.И. Евтушенко (1982) исследование влияния магнитного поля промышленной частоты на нервную, сердечно-сосудистую, гемато-иммунологическую, эндокринную системы животных показало, что прерывистые и непрерывные МП 7500 А/м являются биологически активными, поскольку вызвали достоверные изменения во всех показателях. Биоэффекты действия МП напряженностью 750 А/м и 75 А/м характеризовались меньшими изменениями и восстанавливались в период последействия. Результаты эксперимента Б.М. Савина с сотрудниками (1987) подтвердили высокую чувствительность иммунной системы к действию ЭП 50 Гц напряженностью 1000-50 В/м при различных режимах облучения.

Серьезные изменения в иммунологических и морфологических показателях состояния организма были выявлены у всех исследованных видов млекопитающих (рыжей и серой полевок, полевой и лесной мышей, обыкновенной бурозубки). Причем физиологические реакции имели обратимый характер и исчезали через несколько дней после завершения облучения, в то время как морфологические изменения были необратимыми.

Наблюдения за гнездовьями птиц, показали, что заселенность птицами территории, прилегающей к РЛС достоверно ниже по сравнению с контрольной территорией.

Исследования проведенные Ч. Асабаевым, Т.Ю. Бончковской (1973) позволили им сделать вывод о высокой чувствительности птиц (попугаев) к СВЧ полю - порог чувствительности птиц располагался ниже 2 мкВт/см ² [20]

1.5.2.8 Воздействие электромагнитного поля на человека

Человеческий организм всегда реагирует на электромагнитное поле. Однако, для того чтобы эта реакция переросла в патологию и привела к заболеванию необходимо совпадение ряда условий - в том числе достаточно высокий уровень поля и продолжительность облучения. Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания. [2]

Особо опасны ЭМП могут быть для детей, беременных (эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом.

С начала 60-х годов в СССР были проведены широкие исследования по изучению здоровья людей, имеющих контакт с ЭМП на производстве. Результаты клинических исследований показали, что длительный контакт с ЭМП в СВЧ диапазоне может привести к развитию заболеваний, клиническую картину которого определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем . Было предложено выделить самостоятельное заболевание -- радиоволновая болезнь . Это заболевание, по мнению авторов, может иметь три синдрома по мере усиления тяжести заболевания:

- астенический синдром;

- астеновегетативный синдром;

-гипоталамический синдром. [9]

Наиболее ранними клиническими проявлениями последствий воздействия ЭМИ на человека являются функциональные нарушения со стороны нервной системы , проявляющиеся прежде всего в виде вегетативных дисфункций неврастенического и астенического синдрома. Лица, длительное время находившиеся в зоне ЭМ-излучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. Нередко к этим симптомам присоединяются расстройства вегетативных функций. Нарушения со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются, как правило, нейроциркуляторной дистонией: лабильность пульса и артериального давления, наклонность к гипотонии, боли в области сердца и др. Отмечаются также фазовые изменения состава периферической крови (лабильность показателей) с последующим развитием умеренной лейкопении, нейропении, эритроцитопении. Изменения костного мозга носят характер реактивного компенсаторного напряжения регенерации. Обычно эти изменения возникают у лиц по роду своей работы постоянно находившихся под действием ЭМ-излучения с достаточно большой интенсивностью. Работающие с МП и ЭМП, а также население, живущее в зоне действия ЭМП жалуются на раздражительность, нетерпеливость. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память . Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость .

Учитывая важную роль коры больших полушарий и гипоталамуса в осуществлении психических функций человека, можно ожидать, что длительное повторное воздействие предельно допустимых ЭМ-излучения (особенно в дециметровом диапазоне волн) может повести к психическим расстройствам .

Большое число исследований, выполненных в России, и сделанные монографические обобщения, дают основание отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительных систем в организме человека к воздействию ЭМП. На уровне нервной клетки, структурных образований по передачи нервных импульсов (синапсе), на уровне изолированных нервных структур возникают существенные отклонения при воздействии ЭМП малой интенсивности. Изменяется высшая нервная деятельность, память у людей, имеющих контакт с ЭМП. Эти лица могут иметь склонность к развитию стрессорных реакций. Определенные структуры головного мозга имеют повышенную чувствительность к ЭМП. Изменения проницаемости гематоэнцефалического барьера может привести к неожиданным неблагоприятным эффектам. Особую высокую чувствительность к ЭМП проявляет нервная система эмбриона. [3]

В настоящее время накоплено достаточно данных, указывающих на отрицательное влияние ЭМП на иммунологическую реактивность организма. Результаты исследований ученых России дают основание считать, что при воздействии ЭМП нарушаются процессы иммуногенеза, чаще в сторону их угнетения.

Установлено также, что у животных, облученных ЭМП, изменяется характер инфекционного процесса -- течение инфекционного процесса отягощается. Возникновение аутоиммунитета связывают не столько с изменением антигенной структуры тканей, сколько с патологией иммунной системы, в результате чего она реагирует против нормальных тканевых антигенов. В соответствии с этой концепцией . основу всех аутоиммунных состояний составляет в первую очередь иммунодефицит по тимус-зависимой клеточной популяции лимфоцитов. Влияние ЭМП высоких интенсивностей на иммунную систему организма проявляется в угнетающем эффекте на Т-систему клеточного иммунитета. ЭМП могут способствовать неспецифическому угнетению иммуногенеза, усилению образования антител к тканям плода и стимуляц ии аутоиммунной реакции в организме беременной самки. [9]

В работах ученых России еще в 60-е годы в трактовке механизма функциональных нарушений при воздействии ЭМП ведущее место отводилось изменениям в гипофиз-надпочечниковой системе. Исследования показали, что при действии ЭМП, как правило, происходила стимуляция гипофизарно-адреналиновой системы, что сопровождалось увеличением содержания адреналина в крови, активацией процессов свертывания крови. Было признано, что одной из систем, рано и закономерно вовлекающей в ответную реакцию организма на воздействие различных факторов внешней среды, является система гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников. Результаты исследований подтвердили это положение.

Нарушения половой функции обычно связаны с изменением ее регуляции со стороны нервной и нейроэндокринной систем. С этим связаны результаты работы по изучению состояния гонадотропной активности гипофиза при воздействии ЭМП. Многократное облучение ЭМП вызывает понижение активности гипофиза [2]

Любой фактор окружающей среды, воздействующий на женский организм во время беременности и оказывающий влияние на эмбриональное развитие, считается тератогенным. Многие ученые относят ЭМП к этой группе факторов.

Первостепенное значение в исследованиях тератогенеза имеет стадия беременности, во время которой воздействует ЭМП. Принято считать, что ЭМП могут, например, вызывать уродства, воздействуя в различные стадии беременности. Хотя периоды максимальной чувствительности к ЭМП имеются. Наиболее уязвимыми периодами являются обычно ранние стадии развития зародыша, соответствующие периодам имплантации и раннего органогенеза. [20]

Было высказано мнение о возможности специфического действия ЭМП на половую функцию женщин, на эмбрион. Отмечена более высокая чувствительность к воздействию ЭМП яичников нежели семенников.

Установлено, что чувствительность эмбриона к ЭМП значительно выше, чем чувствительность материнского организма, а внутриутробное повреждение плода ЭМП может произойти на любом этапе его развития. Результаты проведенных эпидемиологических исследований позволят сделать вывод, что наличие контакта женщин с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам, повлиять на развитие плода и, наконец, увеличить риск развития врожденных уродств. [12]

У некоторых людей возникают проблемы со здоровьем при контакте с источниками ЭМП (ЛЭП, бытовыми приборами, видеодисплейными терминалами, мобильными телефонами и базовыми станциями). Уровни ЭМП, вызывающие реакцию организма у гиперчувствительных людей, значительно ниже уровней обычно вызывающих неблагоприятные последствия для здоровья. Например, Генеральный директор ВОЗ Гро Харлем Брутленд является гиперчувствительной. У нее возникают сильные головные боли, не только при разговоре по сотовому телефону, но и при нахождении сотового телефона на расстоянии ближе 4 метров. При посещении ее кабинета сотрудники ВОЗ отключают свои телефоны, чтобы не создавать ей дискомфорт.

Симптомы, наиболее часто возникающие у гиперчувствительных людей:

- Нервная система (усталость, напряжение, нарушения сна)

- Кожа (покалывание, жжение, высыпания)

- Тело (ломота и боль в мышцах)

- Глаза (жжение)

- Различные менее общие симптомы, которые затрагивают уши, нос, горло, а также расстройства желудка. [9]

По данным обзора Медицинских центров профессионального здоровья распространенность гиперчувствительности среди населения составляет несколько человек на миллион. Кроме того, существует географическая зональность в распространении гиперчувствительности и обнаруженных симптомов. Люди с гиперчувствительностью чаще встречаются в Швеции, Германии и Дании по сравнению с Великобританией, Австрией и Францией.

Современное состояние научного знания о биологическом действии сотовой связи позволяет утверждать, что использование сотового телефона детьми до 16 лет может оказывать негативное действие на их здоровье. Такой вывод сделан на основании результатов многих исследований. Детский организм по сравнению с взрослым имеет некоторые особенности, например, отличается большим соотношением длины головы и тела, большей проводимостью мозгового вещества. Из-за меньших размеров и объема головы ребенка удельная поглощенная мощность больше, по сравнению со взрослой и излучение проникает глубже в те отделы мозга, которые у взрослых, как правило, не облучаются. С ростом головы и утолщением костей черепа уменьшается содержание воды и ионов, а значит и проводимость. Доказано, что растущие и развивающиеся ткани наиболее подвержены неблагоприятному влиянию электромагнитного поля, а активный рост человека происходит с момента зачатия примерно до 16 лет. В эту группу риска попадают также и беременные женщины, поскольку ЭМП биологически активно в отношении эмбрионов. При разговоре беременной женщины по сотовому телефону практически все ее тело подвергается воздействию ЭМП, включая развивающийся плод. Чувствительность эмбриона к повреждающим факторам значительно выше, чем чувствительность материнского организма. Установлено, что внутриутробное повреждение плода ЭМП может произойти на любом этапе его развития: во время оплодотворения, дробления, имплантации, органогенеза. Однако периодами максимальной к ЭМП чувствительности являются ранние стадии развития зародыша - имплантация и ранний органогенез. [3]

1.5.3 Воздействие электромагнитного поля на водные экосистемы

Влияние ЭМП ВЛ на водные экосистемы. Исследования воздействия ЭМП на гидрофауну и флору очень малочисленны. Проведенные модельные эксперименты В.Г. Дувинг, Ю.А. Малининой (2000) о влиянии электромагнитного поля ЛЭП 50 Гц напряжением до 500 кВ на гидробионтов Daphnia magna и Scenedesmus quadricauda показали их высокую чувствительность и возможность их использования в качестве тест-систем [20]

1.5.4 Воздействие электромагнитного поля на почвенные экосистемы

В структуре сообществ почвенной фауны (микроартоподы-сапрофаги и гамазовые клещи) и их распределении по почвенным горизонтам не было выявлено существенных изменений под действием ЭМП.

Важнейшей составной частью агроценозов является биосистема свободно живущих в почве микроорганизмов, деятельность которых определяет плодородие почв и доступность растениям питательных веществ. Комплекс почвенных микроорганизмов - это сложнейшая биосистема, обладающая рядом особенностей, которые позволяют ее отнести к довольно устойчивым системам. Однако воздействие какого-либо сильного внешнего фактора может значительно изменить соотношение определенных групп почвенных микроорганизмов или их физиологическую активность, что может привести к нарушению внутреннего равновесия системы (гомеостаза), вплоть до необратимых изменений, а в конечном итоге потере урожайности. Полученные данные позволяют предположить, что хроническое СВЧ-облучение почвы ведет к частично стерилизующему эффекту, который выражается в снижении уровня азотфиксации. Четкой дозовой зависимости не обнаружено. Снижение уровня азотфиксации может происходить за счет снижения активности фермента нитрогеназы, ответственного за фиксацию атмосферного азота, либо за счет уменьшения числа азотфиксирующих микроорганизмов.[20]

2 Правовые основы и методы обеспечения природоохранного законодательства в области электромагнитного загрязнения

Проблема биологического действия ЭМП, оценки опасности для человека и окружающей среды занимает важное место, как в деятельности важнейших международных организаций, так и в работе соответствующих государственных органов промышленно развитых стран.

2.1 Зарубежный и российский опыт правового регулирования уровней электромагнитного излучения

На международном уровне основным органом комплексной координации проблемы обеспечения безопасности биосистем в условиях воздействия ЭМП является Всемирная организация здравоохранения. С 1995 года в ВОЗ действует долгосрочная программа WHO EMF Project , основная задача которой является координация соответствующих исследований и обобщение их результатов с целью выработки глобальных оценок и рекомендаций по проблеме биологического действия ЭМП. Начиная с 1998 года, программа ВОЗ включает в сферу своих интересов проблему воздействия ЭМП на окружающую среду и элементы экосистем (ICNIRP , 2000).

Важным органом практической реализации обеспечения электромагнитной безопасности играет Международная Комиссия по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP). Но до настоящего времени ее деятельность направлена, прежде всего, на обеспечение электромагнитной безопасности человека.[20]

По отдельным направлениям проблемы ВОЗ сотрудничает с другими международными организациями - Международным агентством по изучению рака, Международной электротехнической комиссией, Международным радиотехническим союзом и другими.

Вопросы регулирования загрязнения окружающей среды электромагнитным полем и контролем источников обычно решают профильные государственные учреждения, ведающие связью, телекоммуникациями, энергетикой и природоохранные организации. Так в США это Агентство по охране окружающей среды (US Environment Protection Agency), в Германии - Министерство по охране окружающей среды и ядерной безопасности ( Bundes Ministerium fur Umwelt , Naturschutz und Reaktorsicherheit ), в Нидерландах Министерство строительства, территориального планирования и охраны окружающей среды ( Department of Housing , Spatial Planning and the Environment ) и другие.

Отдельными вопросами регулирования уровня ЭМП в окружающей среде занимаются органы по ионизирующим излучениям (специальный департамент в системе Агентства по охране окружающей среды США ( US Environment Protection Agency ), Национальный совет по радиационной защите Великобритании ( National Radiological Protection Board ), Департамент по радиационной защите Швеции ( Swedish Radiation Protection Authority ), Федеральное агентство по радиационной защите Германии ( German Federal Office for Radiation Protection )

Во многих странах имеются долгосрочные международные и национальные программы по оценке опасности ЭМП для населения. Например, Международный проект ВОЗ "ЭМП и здоровье", программа ЕС COST , Национальная программа исследований США электрических и магнитных полей и распространения общественной информации ( EMF RAPID ). Свои программы также имеют: Швеция, Финляндия, Франция, Великобритания, Австралия, Япония, Германия, Дания, Канада.

Однако необходимо подчеркнуть, что основной целью большинства проводимых научно-исследовательских программ является оценка последствий и опасности влияния ЭМП разных источников применительно к человеку. [20]

2.1.1 Критерии экологического нормирования

В соответствии со статьей 25 Федерального закона "Об охране окружающей природной среды" от 19 декабря 1991 г. № 2060-1, нормирование качества окружающей среды проводится с целью установления предельно допустимых значений факторов воздействия на окружающую среду, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранения генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.[16] Основным критерием экологического нормирования ЭМП может служить положение, в соответствие с которым безопасным для экосистемы считается ЭМП такой интенсивности, при которой возможна потеря отдельной особи при обязательном условии сохранения стабильности экосистемы. При экологическом нормировании ПДУ ЭМП имеет смысл верхнего предела устойчивости организма, при превышении которого ЭМП становится лимитирующим фактором окружающей среды (см. рис. 1).

Рисунок 1 - Условная кривая изменений показателей жизнедеятельности организма от интенсивности воздействующего ЭМП

Безопасность экосистемы определяется близостью ее состояния к границам устойчивости. Ключевым требованием является: сохранение размера и биомассы экосистемы, постоянство видового состава, численных соотношений между видами и функциональными группами организмов. От этого зависит стабильность трофических связей, внутренних взаимодействий между структурными компонентами экосистемы и ее продуктивность.[20]

2.1.2 Концепции экологического нормирования электромагнитного излучения

До настоящего времени ПДУ для оценки воздействия ЭМП на окружающую среду в целом не разработаны ни в одной стране мира. Имеются лишь разрозненные результаты отдельных исследований воздействия ЭМП на компоненты экосистем.[14]

Единственным объектом живой природы, для которого разработаны и внедрены соответствующие ПДУ как в Российской Федерации, так и во многих государствах за рубежом, является человек. К вопросу нормирования ЭМП для окружающей среды возможны несколько подходов:

- За ПДУ принимается интенсивность ЭМП естественного происхождения. При таком походе разработка нормативов является простой задачей и сводится к обобщению имеющихся данных по интенсивности естественного электромагнитного фона в интересующем диапазоне частот (0-300 ГГц). Данный подход не оправдан ни с экономической, ни с экологической точки зрения, т. к. его реализация потребует почти полного прекращения функционирования объектов-источников ЭМП, а также проведения чрезвычайно дорогостоящих защитных мероприятий.

- За ПДУ принимается технически минимально достижимая интенсивность ЭМП , которая обеспечивает бесперебойную работу технических устройств. Подход является техническим, и вопрос нормирования рассматривается в отрыве от воздействия ЭМП на живые организмы. Установленные при таком подходе ПДУ могут быть в несколько раз выше пороговых значений, обоснованных биологическими исследованиями.

- За ПДУ принимаются ПДУ, разработанные для человека . Перенесение требований нормативных документов, разработанных для человека, на экосистемы в целом представляется чрезмерно грубым приближением, даже при условии введения соответствующих поправочных коэффициентов, т. к. характер воздействия ЭМП определенного типа на представителей флоры и фауны может радикально отличаться от характера его воздействия человека. Особенно это различие может наблюдаться у организмов, так или иначе использующих ЭМП естественного происхождения для обеспечения своего процесса жизнедеятельности.

- За ПДУ принимаются биологически обоснованные уровни, установленные в результате физических, физиологических, клинических, биохимических и других исследований на биологических объектах.[1]

В России в качестве ПДУ ЭМП принимаются такие значения, которые при ежедневном облучении в свойственном для данного источника излучения режимах не вызывает у населения без ограничения пола и возраста заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения.

Основной критерий определения уровня воздействия ЭМП как предельно допустимого - воздействие не должно вызывать у человека даже временного нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени. Это означает, что в качестве ПДУ принимается дробная величина от минимального уровня электромагнитного поля, способного вызвать какую либо реакцию.

В зависимости от места нахождения человека относительно источника ЭМП он может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющей поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне - воздействию сформированной электромагнитной волны. По этому признаку определяется необходимый критерий контроля безопасности.

В части требований ГОСТов и СанПиН по проведению контроля записано, что контроль уровней ЭП осуществляется по значению напряженности ЭП - Е, В/м. Контроль уровней МП осуществляется по значению напряженности МП - Н, А/м или значению магнитной индукции - В, Тл. В зоне сформировавшейся волны контроль осуществляется по плотности потока энергии (ППЭ), Вт/м².

В России установлены самые жесткие в мире предельно допустимые уровни облучения населения электромагнитными полями.[1]

Для сравнения возьмем нормирование ЭМИ радиочастот в России и за рубежом. В подавляющем большинстве развитых зарубежных стран, прежде всего в США, государствах-членах ЕС, Великобритании, Японии, принято считать биологически действующим ЭМП такой интенсивности, воздействие которого приводить к научно доказанным опасным для функционирования человеческого организма последствиям, в том числе обратимым.

Так как, в свою очередь, к научно доказанным последствиям относят исключительно результаты электромагнитного воздействия т. н. теплового уровня, то основным критерием для определения предельно допустимого значения интенсивности ЭМП в рабочем для системы сотовой радиосвязи диапазоне частот является увеличение температуры тела человека вследствие влияния ЭМП на 1 °С.

В связи с этим, предельно допустимые значения идентичных нормируемых величин, например ППЭ, гораздо выше в зарубежных нормативных документах по сравнению с российскими.

В качестве основного критерия нормирования воздействия ЭМП в Российской Федерации принято положение, в соответствие с которым безопасным для человека считается ЭМП такой интенсивности, которое не приводит к даже временному нарушению гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также к напряжению защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени.

Зарубежные нормативно-методические документы, регламентирующие в т. ч. электромагнитное воздействие элементов системы сотовой радиосвязи, имеют как обязательный, так и рекомендательный статус (см. таблицу 5).

Таблица 5. Зарубежные нормативно-методические документы, регламентирующие воздействие ЭМП, создаваемого элементами системы сотовой радиосвязи.

Страна (страны) действия документа	Наименование документа	Статус документа
Международный	ICNIRP "Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz)"	рекомендательный
ЕС	CENELEC ENV 50166-2 "Human exposure to electromagnetic fields. High frequency (10 kHz to 300 GHz)"	обязательный
США	IEEE Std C95.1, 1999 Edition "IEEE Standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields, 3 kHz to 300 GHz"	рекомендательный
Япония	ARIB STD-38 "Radiofrequency -exposure protection ARIB standard"	рекомендательный

Основным (базовым) нормируемым параметром в зарубежных нормативно-методических документах для рабочего диапазона частот системы сотовой радиосвязи является средняя удельная поглощенная мощность (англ. SAR Specific Absorption Rate), измеряемая в Вт/кг. Эта величина представляет собой мощность, поглощаемую биологической тканью определенной массы за некоторый период времени. Обычно SAR определяют для ткани массой 1 или 10 граммов за интервал 6 минут.

В качестве предельно допустимой для условий профессионального воздействия принято значение SAR, равное 0,4 Вт/кг для тотального воздействия на тело реципиента и 10 Вт/кг для локального воздействия на его голову и торс. Для условий непрофессионального воздействия 0,08 Вт/кг и 2 Вт/кг соответственно.

Контролируемым параметром ЭМП при тотальном воздействии, например, при нахождении человека в зоне действия БС, служит ППЭ эквивалентной плоской волны. В зависимости от стандарта и частоты предельно допустимые значения ППЭ для условий профессионального воздействия изменяются от 1000 до 10000 мкВт/см², для условий непрофессионального воздействия от 200 до 2000 мкВт/см² (см. рис. 2).

По стандарту CЕNELEC ENV 50166-2 уровень SAR для абонентских аппаратов не должен превышать 2 Вт/кг, что, например, в диапазоне 900 МГц соответствует 450--500 мкВт/см². Принятый в соответствии со стандартом CЕNELEC ENV 50166-2 уровень SAR не имеет строгого научного обоснования. В основном он был определен исходя из реально достигнутых технических возможностей сотовой связи.

Рисунок 2. Предельно допустимое значение ППЭ для условий профессионального и непрофессионального воздействия, установленные за рубежом.

При локальном воздействии ЭМП, например, в случае воздействия на пользователя РТ, измеряют или рассчитывают значения УПМ на соответствующем фантоме модели головы, что является довольно сложной инженерно-технической задачей, требующей значительных материальных и временных затрат.

В соответствии с требованиями СанПиН 2.2.4/2.1.8.055 96 контролируемым параметром интенсивности ЭМП в диапазоне частот 300 МГц 300 ГГц, включающим рабочий диапазон частот сотовой радиосвязи (300 МГц 3 ГГц), является среднее значение плотности потока энергии (ППЭ) эквивалентной плоской волны, выраженная в мкВт/см². Величина ППЭ определяется по значениям напряженности электрического поля Е или напряженности магнитного поля Н, используя их соотношение для дальней (волновой) зоны ЭМП, в условиях свободного пространства, т. е. когда на измерительной площадке отсутствует искажение ЭМП, вносимое различными близко расположенными предметами.

Для условий профессионального воздействия оцениваемой характеристикой ЭМП служит энергетическая экспозиция (энергетическая нагрузка) интегральное (за целый рабочую смену) произведение ППЭ на время воздействия Т. Единица измерений энергетической экспозиции мкВт ч/см². Предельно допустимый уровень энергетической экспозиции в диапазоне частот 300 МГц 300 ГГц в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.055 96 200 мкВт ч/см². Предельно допустимое значение ППЭ на конкретном рабочем месте оценивается в зависимости от времени воздействия по формуле ППЭ = 200/Т (см. рис. 1). При этом независимо от продолжительности воздействия ППЭ не должна превышать 1000 мкВт/см².

Оцениваемым параметром для условий непрофессионального воздействия, в т. ч. для населения, проживающего на территориях, прилегающих к БС, являются значения ППЭ вне зависимости от времени воздействия. Предельно допустимое значение ППЭ при этом составляет 10 мкВт/см².

Рисунок 3. Предельно допустимое значение ППЭ в зависимости от времени контакта с источником ЭМП в условиях профессионального воздействия.

Исходя из предположения, что пользователь РТ тратит на телефонные разговоры в среднем не более 2 часов в день, для этой категории населения установлен предельно допустимый уровень ППЭ, равный 100 мкВт/см² (ГН 2.1.8./2.2.4.019-94).

Подчеркнем, что ПДУ, установленные для Москвы, - самые жесткие в мире. Для сравнения: в США ПДУ, в зависимости от частоты излучения, составляет 300 - 1000 мкВт/см², общероссийские нормы предусматривают предельно допустимый уровень 10 мкВт/см²[22], а вот московские городские нормы - только 2 мкВт/см².[11]

Можно выделить следующие виды условий облучения, на которые для населения установлены специально разработанные Санитарно - гигиенические нормы: элементы систем сотовой связи и других видов подвижной связи, все типы стационарных радиотехнических объектов (включая радиоцентры, радио- и телевизионные станции, радиолокационные и радиорелейные станции, земные станции спутниковой связи, объекты транспорта с базированием мобильных передающих радиотехнических средств при их работе в штатном режиме в местах базирования), видеодисплейные терминалы и мониторы персональных компьютеров, СВЧ - печи, индукционные печи.

На иные условия облучения, где в качестве источников выступает бытовая потребительская техника, включая телевизоры, в настоящее время используются межгосударственные российско-белорусские санитарные нормы, устанавливающие требования только к электрической составляющей диапазона 50 Гц и уровню электростатического поля.

При определении конкретного значения уровня ПДУ разработчики руководствуются либо результатами специально выполненных работ (н.р. 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.[1]

2.2 Основные нормативно-правовые документы, регулирующие нормирование ЭМП в России

Российское законодательство в сфере электромагнитных излучений основывается на следующих нормативно-правовых документах:

- Конституция РФ. Статья 42. Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду.[6]

- Федеральный закон " Об охране окружающей среды".

Устанавливает принципы хозяйственной и иной деятельности, в их числе - обеспечение снижения негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в соответствии с нормативами в области охраны окружающей среды. В статье 16 сказано, что загрязнение окружающей среды электромагнитными и другими видами физических воздействий является платным.

Нормативы допустимых физических воздействий на окружающую среду устанавливаются для каждого источника такого воздействия исходя из нормативов допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, нормативов качества окружающей среды и с учетом влияния других источников физических воздействий.[16]

- Федеральный закон "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения". Жилые помещения по уровням неионизирующих излучений должны соответствовать санитарным правилам в целях обеспечения безопасных и безвредных условий проживания независимо от его срока.

В документе указаны санитарно-эпидемиологические требования к условиям работы с источниками физических факторов воздействия на человека. Условия работы с машинами, механизмами, установками, устройствами, аппаратами, которые являются источниками физических факторов воздействия на человека, в том числе неионизирующего излучения, не должны оказывать вредное воздействие на человека.

Критерии безопасности и (или) безвредности условий работ с источниками физических факторов воздействия на человека, в том числе предельно допустимые уровни воздействия, устанавливаются санитарными правилами.

Использование машин, механизмов, установок, устройств и аппаратов, а также производство, применение (использование), транспортировка, хранение и захоронение радиоактивных веществ, материалов и отходов, являющихся источниками физических факторов воздействия на человека, указанных в пункте 1 настоящей статьи, допускаются при наличии санитарно-эпидемиологических заключений о соответствии условий работы с источниками физических факторов воздействия на человека санитарным правилам.

Органы государственной власти, органы местного самоуправления, юридические и физические лица при осуществлении хозяйственной и иной деятельности обязаны принимать необходимые меры по предупреждению и устранению негативного воздействия электромагнитных, магнитных полей на окружающую среду в городских и сельских поселениях, зонах отдыха, местах обитания диких зверей и птиц, в том числе их размножения, на естественные экологические системы и природные ландшафты.

При планировании и застройке городских и сельских поселений, проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации производственных объектов, создании и освоении новой техники, производстве и эксплуатации транспортных средств должны разрабатываться меры, обеспечивающие соблюдение нормативов допустимых физических воздействий.

Запрещается превышение нормативов допустимых физических воздействий.[18]

- Федеральный закон "О государственном регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств"

- Федеральный закон "О связи". В данном документе говорится о регулировании использования радиочастотного спектра, о распределении радиочастотного спектра, о выделении полос радиочастот и присвоении (назначении) радиочастот или радиочастотных каналов, а также о контроле за излучениями радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств. [19]

- Национальная система стандартов (ГОСТ, СанПиН).

Национальные системы стандартов являются основой для реализации принципов электромагнитной безопасности.

Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы, ограничивающие уровни электрических полей , магнитных полей и электромагнитных полей различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия для различных условий облучения и различных контингентов.

В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.

Государственные стандарты по нормированию допустимых уровней воздействия электромагнитных полей (таблица 2) входят в группу Системы стандартов безопасности труда - комплекс стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Они являются наиболее общими документами и содержат:

- требования по видам соответствующих опасных и вредных факторов;

- предельно допустимые значения параметров и характеристик;

- общие подходы к методам контроля нормируемых параметров и методы защиты работающих.[1]

Таблица 2. Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности

Обозначение	Наименование
ГОСТ 12.1.002-84	Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.006-84	Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.045-84	Система стандартов безопасности труда. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля

Санитарные правила и нормы регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение. ПДУ для профессионального (таблица 3) и непрофессионального (таблица 4) воздействия различны.[20]

Таблица 3. Санитарные нормы и правила для условий профессионального облучения электромагнитными полями

Обозначение	Наименование
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96	Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона.
СанПиН 2.2.2.542-96	Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94	Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи
ОБУВ № 5060-89	Ориентировочные безопасные уровни воздействия переменных магнитных полей частотой 50Гц при производстве работ под напряжением на воздушных линиях электропередачи напряжением 220-1150 кВ
СН № 5802-91	Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц)
СанПиН 2.2.4.723-98	Переменные магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) в производственных условиях
ПДУ № 3206-85	Предельно-допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц
ПДУ № 1742-77	Предельно-допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами

Таблица 4.Санитарные нормы и правила для условий непрофессионального облучения (население)

Обозначение	Наименование
ГН 2.1.8./2.2.4.019-94	Гигиенические нормативы. Временные допустимые уровни воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи
СН № 2971-84	Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты
СанПиН 2.2.2.542-96	Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы
МСанПиН 001-96	Межгосударственные санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96	Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона
СН № 2666-83	Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами
СН № 2550-82	Предельно допустимые нормы напряженности электромагнитного поля, создаваемого индукционными бытовыми печами, работающими на частоте 20 - 22 кГц
СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03	Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи.

3 Расчет зоны ограничения застройки вокруг базовой станции сотовых средств связи

Параметры безопасности по ЭМИ базового оборудования ССС .

Расчет проведен по методике, предложенной Для базовых станций (БС) ССС нормируются два значения плотности потока энергии (ППЭ)[ ]

- ППЭ₁ для воздействия на производственный персонал

- ППЭ₂ для воздействия на население.

Уровень ППЭ₁ определяется как ППЭ₁ = 200/Т, мкВт/см²; где Т - время воздействия ЭМИ, ч. При 8- часовом рабочем дне ППЭ₁ = 25 мкВт/ см². Для населения ППЭ₁ = 10 мкВт/см² .

Схема расположения излучателя А базовой станции и типичных точек измерения ППЭ в зоне обслуживания М₁ … M₄ показана па рис. 1. Точка М₁ на высоте h₁ = 2 м соответствует границе R₁ санитарно-защитной зоны, определяемой согласно СапПиН 2.2.4/2.18.055-96 (Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона) [ ]. Точка М₂ па высоте h₂ Точка М₃ соответствует зоне ограничения застройки на высоте h₃, соизмеримой с высотой Н₄ расположения излучателя А над поверхностью почвы [4]. Наконец, точка М₄ на высоте h₄ ,Н_А рассматривается, если определяют уровни ППЭ₁ для производственного персонала. Из рис. 1 следует, что при известных Н_А , h_i, R_i, где i - номер точки [1, 4], легко вычислить расстояние r , необходимое для определения уровня ППЭ в любой точке М:

ППЭ = (30Р_АG_A?_Фk²_П/r²Z_C)F²(?;?), (1)

где Р_А - мощность сигнала, излучаемого А;

G_A- коэффициент усиления А относительно изотропного излучателя;

?_Ф - КПД антенно-фидерного тракта;

k_П - интерференционный множитель, учитывающий влияние подстилающей поверхности; Z_C - волновое сопротивление окружающей среды;

F²(?;?) - значение характеристики направленности А по ППЭ для точки М с угловыми координатами ?, ? в системе сферических координат с центром, совмещенным с серединой А.

Для типовых станций BTS-902F стандарта GSM Р_А = 20 Вт;

G_A = 65 (для антенны ETEL) и 13 (для штыревой антенны);

?_Ф = 0,25; кроме того, k_П = 1,15...1,3 (принимается равным 1,2);

Z_C = 377 Ом (для свободного пространства).

Тогда, допуская, что максимальный уровень бокового излучения А (с учетом затенения и взаимного влияния излучателей) не превышает -30 дБ, получаем из (1) координату зоны ограничения застройки на высоте h₃ = H_A

R₀ = (30Р_АG_A?_Ф/ППЭ₂Z_C)^1/2 k_П (2)

R₀ = 19,З м и 8,6 м

соответственно для антенны ETEL и штыревой антенны. Санитарно-защитная зона на высоте h₁ = 2 м в этом случае отсутствует: ограничение по R начинается с высоты

h_m = H_A - (30Р_АG_A?_Ф/ППЭ₂Z_C)^1/2 k_ПF_m ? H_A ,

поскольку с учетом изложенного уровень бокового излучения А F_m<<1.



Рисунок 4 . Схема расположения излучателя А базовой станции сотовой связи и типичных точек измерения ППЭ в зоне обслуживания

Рисунок 5. Ограничение застройки вокруг антенны базовой станции сотовой связи.

Из рисунка 5 видно, что рациональнее размещать антенны базовых станций на более высоких зданиях, так как ограничение застройки начинается с высоты, на которой расположена антенна.

Выводы

В дипломной работе проведен анализ существующих данных о воздействии электромагнитного излучения на окружающую среду. В результате:

1) Произведен обзор существующих источников электромагнитного излучения. Источники электромагнитного излучения подразделяются на естественные и антропогенные. К естественным источникам относятся: атмосферное электричество, радиоизлучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной), электрическое и магнитное поля Земли. К антропогенным источникам относятся: системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока (электростанции, линии электропередачи , трансформаторные подстанции, системы электроснабжения, бытовые приборы), транспорт на электроприводе (железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской транспорт - метрополитен, троллейбусы, трамваи), функциональные передатчики (радиовещательные станции низких частот (30 - 300 кГц), средних частот (0,3 - 3 МГц), высоких частот (3 - 30 МГц) и сверхвысоких частот (30 - 300 МГц); телевизионные передатчики; базовые станции систем подвижной (в т. ч. сотовой) радиосвязи; наземные станции космической связи; радиорелейные станции; радиолокационные станции )

2) Проанализированы возможные механизмы биологического действия электромагнитного излучения. Выяснено, что существует два вида воздействия электромагнитных полей на биологические объекты: тепловое и информационное. Выяснено, что биологическая активность электромагнитных излучений возрастает с уменьшением длины волны, что приводит к большей "агрессивности" действия полей радиочастот по сравнению с полями промышленной частоты.