НОВЫЕ ПРИБОРЫ
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИПОГЕОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ПОМЕЩЕНИЙ
В.Х. Кириаков, В.В. Любимов
В
настоящее время все больший интерес вызывает проблема здоровья и защиты людей,
по роду своей работы или деятельности длительное время находящихся в экранирующих
естественные электромагнитные поля герметически закрытых тонко и толстостенных
помещениях (например, в самолетах, в космических аппаратах, в морских судах, в закрытой военной технике, в
подземных сооружениях, в метро и т.д.). При этом на организм человека
воздействует "гипогеомагнитное поле" (ГГМП), -
ослабленное геомагнитное поле, - это магнитное поле (МП) внутри обычного или
экранированного помещения, которое определяется суперпозицией МП, создаваемых
ослабленным геомагнитным полем, полем от ферромагнитных частей конструкции
помещения, полем постоянного тока, протекающего по шинам, отдельным частям
конструкции или внутри нее.
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. Поэтому в
прошлом году вышел в свет ГОСТ Р 51724-2001, регламентирующий, на основании
последних СанПиН Р2.2.755-99 и других нормативных документов, контроль условий
труда при работе в условиях ГИМП.
Для контроля параметров, регламентирующих этим ГОСТом в ИЗМИРАН создан
магнитометрический прибор, позволяющий реализовать контроль всех основных и
дополнительных параметров ГГМП. С помощью такого прибора можно проводить
электромагнитный мониторинг производственных и жилых помещений их сертификацию,
картирование, осуществлять контроль уровня электромагнитной обстановки в
электронной промышленности, на рабочих местах, на транспорте, в локальных
и гипомагнитных помещениях.
ВВЕДЕНИЕ.
В 1971 г. в Москве состоялся симпозиум
"Подходы к гигиенической оценке постоянного и инфранизкого (50 Гц)
магнитных полей", где впервые было отмечено, что неблагоприятное
влияние могут оказывать не только сильные искусственные поля, но и
искусственное ослабление геомагнитного поля (ГМП). Как же оценивать
воздействие магнитных полей? Было предложено в качестве "реперного
уровня" использовать напряженность естественного ГМП и тогда уже оценивать
это влияние не в эрстедах, а в относительных единицах, характеризующих “степень
изменения магнитного поля”, памятуя, что эта единица может изменяться по
величине и может быть знакопеременной.
На различных биологических объектах в
проведенных экспериментах исследователи моделировали гипермагнитные условия,
использовали гипермагнитные поля, то есть магнитные поля (МП), значительно
превосходящие уровень естественного ГМП. Эти разрозненные и
несистематизированные эксперименты различались по способу создания МП, его
амплитуде (от единиц эрстед до 140...200 кэ) и по длительности воздействия (от
минут до месяцев).
Для гигиенической оценки МП, прежде всего, необходимо разделять магниточувствительность
(начальные кратковременные реакции, возникающие при минимальной длительности
воздействия) и магнитопоражаемость (длительные, иногда необратимые реакции на МП, обладающие
свойством накопления - кумуляции). Сейчас уже можно считать доказанным,
что организмы способны реагировать даже на изменения амплитуды ГМП, то есть на
доли эрстеда, и такие реакции могут служить примером магниточувствительности.
Современные медико-биологические исследования подтверждают возможность
активного воздействия на
человека электромагнитных полей (ЭМП) малой энергетической плотности.
Особое место занимают в исследованиях
эффекты комплексного воздействия
постоянного и низкочастотного МП. Один из механизмов воздействия ЭМП на организм человека является процесс,
связанный с явлением параметрического резонанса ионов, который может приводить
к изменениям в сердечно-сосудистой, иммунной, центральной нервной
системе, влиять на высшие
нервные функции (память, внимание, скорость реакции, восприятие и т.д.).
Какие же предельно допустимые напряженности
магнитных полей возможны на производстве? Какие эрстеды безвредны? А.М.Вялов
[1], например, считает, что напряженность МП в производственных условиях на
уровне рук не должна превышать 300
э при градиенте 5...20 э/см. Некоторые
исследователи считают, что пороговая напряженность МП, при которой происходит
поражение организма, примерно на два порядка превышает напряженность ГМП.
Например, Дж.Виксво [17], на основании собственных расчетов, утверждает,
что биологическим действием может
обладать только искусственное МП свыше 200 мТл.
Человек, входя, например, в дом
железобетонной конструкции,
подвергается изменению МП в несколько тысяч нТл и не ощущает такого
воздействия на свой организм как при воздействии, например, магнитной бури
(МБ). Исследования в этой области показывают, что механизм воздействия МП на
человека далеко не ясен. Известны методы лечения воздействием сильных
постоянных МП, а также влияние на живые организмы слабых по напряженности (доли
эрстеда) низкочастотных переменных МП, частота которых непрерывно менялась от
0,01 до 200 Гц. Многие исследователи придают важное значение неоднородности МП и соотношению
величины неоднородности поля и его напряженности [3, 13 и др.]. Высказываются
мнения, что на результат биологического эксперимента может оказывать влияние
направление магнитных силовых линий.
Для систематизации имеющихся
экспериментальных данных, их сопоставления и сравнения, очень важно знать
зависимость биологических эффектов от параметров ЭМП. В полном виде эти
зависимости остаются пока неизученными, но накопленная к настоящему времени
информация позволяет сделать вывод, что биотропный эффект ЭМП при малой и
умеренной напряженности зависит от частоты.
Сегодня доказано, что МП необходимо
рассматривать как неблагополучный фактор производственной среды, а при
дальнейшем увеличении его интенсивности в промышленности необходимо и
обязательно введение его контроля и профессионально-патологической оценки.
Поэтому в апреле 1999 г. у нас в стране
был принят Закон Российской Федерации N°52-ФЗ “О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения”,
разработаны и введены «Гигиенические критерии оценки и классификации условий
труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды…»
(Руководство Р 2.2.755-99).
Гипогеомагнитное поле (ГГМП),- ослабленное
ГМП, - это МП
внутри обычного или экранированного помещения, которое определяется суперпозицией МП, создаваемых ослабленным ГМП, полем от
ферромагнитных частей конструкции помещения, полем постоянного тока,
протекающего по шинам, отдельным частям
конструкции или внутри нее. Основными показателями ГГМП являются: напряженность
вектора постоянного МП внутри помещения, угол наклонения этого вектора
внутри помещения и градиент напряженности МП между двумя точками в
пространстве внутри помещения. По мнению
Ю.Г.Рябова (НТЦ ИРЭС) [12], наиболее
информативным является относительный критерий ГИМП, равный величине ослабления напряженности МП внутри
помещения относительно напряженности естественного ГМП открытого пространства
снаружи помещения - Кг. В качестве примера можно привести некоторые характерные
значения коэффициента ослабления ГМП - Кг в
различных помещениях (в разах): в деревянных домах (1,05...1,1), в жилых железобетонных домах
(1,15...1,4), в автомашинах (1,2...4,0), в метро (1,8...11) и так далее.
Максимальное значение ослабления ГМП, известное из информационных источников,
составляет около 100 раз.
Все выше изложенное говорит о том, что
значения компонент вектора ГМП внутри и вне любого помещения, как правило,
отличаются. Это и не позволяет принимать во внимание с высокой
точностью те их значения, которые определяются в близлежащих магнитных обсерваториях.
Исследования показали, что
длительное воздействие ГГМП на человека приводит к снижению его
работоспособности, негативному действию на его здоровье [9, 10]. Такие поля
являются биологически активным фактором, вызывающим ряд изменений на
физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования
организма. Установлено, что биологическая граница, разделяющая безопасные и
вредные условия труда при наличии ГГМП в помещении характеризуется коэффициентом ослабления Кг = 2. При Кг =
2...5 наблюдается увеличение на 40% количества заболеваний у людей, работающих
в условиях такого помещения. При нахождении человека в искусственных
гипомагнитных условиях отмечаются изменения психики, появляются нестандартные
идеи, новые образы. При создании гипомагнитных условий (экранировании
естественных МП в 1000 раз) обнаружено изменение ритмики деления клеточного
моно слоя, деградация и гибель клеток млекопитающих, нарушение развития куриных
эмбрионов, появление грубых морфологических изменений внутренних органов цыплят
и т.д.
В последние годы проводятся достаточно
много различных научных конференций, в программу которых в частности входят и
вопросы, связанные с влиянием ГГМП на живые организмы и человека [11, 15]. И,
как результат, в начале прошлого года впервые в нашей стране вышел в свет ГОСТ
Р 51724-2001, регламентирующий все вопросы, связанные с оценкой уровня ГГМП в
связи с требованиями гигиенических нормативов [14]
Еще в 1990 г. в ИЗМИРАН начались первые
попытки по созданию инструментария, способного проводить работы по исследованию
МП в локальных помещениях. Был создан целый ряд различных диагностических
магнитометров для визуализации МБ и анализаторов возмущенности МП,
удовлетворяющих требованиям ГОСТ 8.326-89, которые прошли апробацию в различных
научных экспедициях и исследовательских центрах [5-8]. Один из созданных нами
приборов МАГИК МФ-03-М [7] вошел в «Перечень средств измерений…»,
рекомендуемых в «Приложении Г» к ГОСТ Р
51724-2001 как один из инструментов для контроля ГГМП [14].
Нами ведутся инициативные работы по
созданию на основе современной микропроцессорной техники интеллектуальных
магнитометров (ИМ) для оценки гипер- и гипомагнитных полей. Для
магнитных исследований в помещениях любого типа и размера созданы современные
ИМ на основе малогабаритных датчиков, которые позволяют проводить сертификацию
помещений, их картирование, определение вредных источников излучений. Об одном из ранее созданных для
этих целей ИМ сообщается в [8, 16]. При помощи ИМ появилась хорошая возможность
продолжить работы по разработке новых, более точных критериев оценки ГГМП в помещениях.
К настоящему моменту времени создан
новый ИМ – «ГИПОМАГ», который является аппаратурной
реализацией контролера параметров, регламентированных в ГОСТ Р 51724-2001, позволяющий реализовать
контроль всех основных и дополнительных параметров ГИМП. Прибор является 3-х
компонентным магнитометром, выполненным на базе датчика Холла и предназначен
для исследования ГГМП в помещениях любого типа и размера в диапазоне от 0,2 до 200 мкТл, для фиксации вредных электромагнитных
излучений искусственного происхождения
в частотном диапазоне от 0 до 100 кГц. «ГИПОМАГ» выполнен как компактный
переносной прибор размером 140 х 70 х 30 мм, вес которого с источником питания
(батарея типа 6R22)
не превышает 250 г. Прибор легок в обращении, оснащен графическим дисплеем и
пленочной клавиатурой, при помощи которой происходит управление всеми режимами
и визуализацией измеряемых параметров
ГГМП. Режимы работы организованы в виде графического меню. Предусмотрена
возможность питания прибора от стандартного сетевого адаптера постоянным
напряжением 9 В и режим энергосбережения питания. Имеется возможность
накопления измеренных данных и вывод их через последовательный порт на
компьютер.
Использование таких приборов, позволяет
проводить электромагнитный мониторинг производственных и жилых помещений их
сертификацию, картирование, осуществлять контроль уровня электромагнитной
обстановки в электронной промышленности, на рабочих местах, на транспорте, в локальных
и гипомагнитных помещениях и для общеобразовательных целей.
1. ВЯЛОВ А.М.
Клинико-гигиенические и
экспериментальные данные о действии магнитных полей в
условиях производства // Влияние
магнитных полей на биологические объекты. М.: Наука, 1971. С.165 - 177.
2. ГРИГОРЬЕВ Ю.Г., СТЕПАНОВ В.С.,
ГРИГОРЬЕВ О.А., МЕРКУЛОВ А.В. Электромагнитная безопасность человека.
Справочно-информационное пособие. Российский национальный комитет по защите от
неионизирующих излучений, 1999.–146 с.
3. ДРУЗЬ В.А. Общие закономерности реакции живой системы на магнитное поле как фактор внешней
среды // Реакции биологических систем на слабые магнитные поля. М.,
1971. С.26 - 29.
4. ЛЕБЕДЕВА Н.Н. Реакция
центральной нервной системы человека на электромагнитные поля с различными
биотропными параметрами // Биомедицинская радиоэлектроника. 1998. No.1. С.24 – 36.
5. ЛЮБИМОВ В.В. Биотропность естественных и искусственно созданных
электромагнитных полей. Аналитический обзор. Препринт No.7 (1103) М.: ИЗМИРАН,
1997. - 85 с.
6. ЛЮБИМОВ В.В. Гипомагнитные
поля и современные интеллектуальные магнитометры для их исследования // Труды
4-й Международной конференции "Современные методы и средства океанологических исследований
МСОИ-98". М.: ИО РАН, 1998. С.35 - 36.
7.ЛЮБИМОВ В.В. Диагностические
магнитометры для проведения электромагнитного мониторинга в условиях города и
современные методы и средства индивидуально-массовой визуализации его
результатов. Обзор. Препринт No.6 (1116) М.: ИЗМИРАН, 1998. - 20 с.
8. ЛЮБИМОВ В.В. Искусственные и
естественные электромагнитные поля в
окружающей человека среде и
приборы для их обнаружения и
фиксации. Препринт No.11 (1127) Троицк: ИЗМИРАН, 1999. - 28 с.
9. НАХИЛЬНИЦКАЯ З.Н. О
биологическом действии постоянных магнитных полей//Космическая
биология и авиакосмическая медицина. 1974. No.6. С.3-15.
10. НАХИЛЬНИЦКАЯ З.Н.,
МАСТРЮКОВА В.М., АНДРИАНОВА Л.А., БОРОДКИНА А.Т. Реакция организма на
воздействие "нулевого" магнитного поля // Космическая биология и
авиакосмическая медицина, 1978. No.2. С.74 - 76.
11. Первый симпозиум
«Биологическое действие гипомагнитных полей» (15 – 17 октября 1991 г., г.
Тбилиси). Тезисы. Тбилиси, 1991. – 216 с.
12. РЯБОВ Ю.Г. Совместимость
принципов и показателей нормирования электромагнитной безопасности //
Электромагнитные поля и здоровье человека. Материалы 2-й Международной
конференции "Проблемы электромагнитной безопасности человека.
Фундаментальные и прикладные исследования.
Нормирование ЭМП: философия, критерии и гармонизация" (20-24
сентября 1999 г., г. Москва, Россия). М., 1999. С.102 - 103.
13. СЕРДЮК А.М.
Социально-гигиенические аспекты влияния электромагнитных полей на организм
человека // Социальная гигиена, организация здравоохранения и истории
медицины. 1974. Вып.7. С.95 - 98.
14. Экранированные объекты,
помещения, технические средства. Поле гипогеомагнитное. Методы измерения и
оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим
нормативам. ГОСТ Р 51724-2001 редакция).
М.: ГОССТАНДАРТ России, 2001.
15. Электромагнитные поля и
здоровье человека // Материалы 2-й Международной конференции «Проблемы
электромагнитной безопасности человека. Фундаментальные и прикладные
исследования. Нормирование ЭМП: философия, критерии и гармонизация» (20-24 сентября
1999 г., г. Москва). М., 1999. – 406 с.
16. LYUBIMOV V.V. New devices for
hypomagnetic fields and premises researching. Preprint of IZMIRAN No.12 (1128)
Troitsk, 1999. - 12 p.
17. WIKSWO J., BARACH J., FREEMAN J.
Magnetic field of a nerve impulse:
First measurements // Science. 1980. Vol.208. P.53 - 55.
