Тема 4. Экологические требования по защите атмосферного воздуха от физического воздействия: вибрации, шума, электромагнитного, неионизирующего (инфракрасного, ультрафиолетового) и радиоактивного излучения

Общее число нормативных документов, регламентирующих параметры вибрации, шума, электромагнитного, неионизирующего (инфракрасного, ультрафиолетового) и радиоактивного излучения превышает 300.

Вибрация – движение точки или механической системы под воздействием какой-либо внешней силы, при котором происходят колебания характеризующих ее скалярных величин (виброперемещение, виброскорость, виброускорение).

Вибрация может измеряться с помощью абсолютных (виброперемещение, виброскорость, виброускорение) и относительных (уровень виброскорости) величин. Общие и локальные вибрации оцениваются средними квадратичными и корректированными значениями (вертикальными, продольными и поперечными) виброскорости (м/с) и виброускорения (м/с²). Уровень виброскорости:

L_v = 20lgv/v₀, (4.1)

где v₀ – пороговое значение виброскорости, м/с;

v – среднеквадратичное значение виброскорости, м/с.

Основные источники вибрации – технологическое оборудование ударного действия (молоты, прессы, грохоты), энергетические установки (наносы, компрессоры, двигатели), транспортные средства (особенно рельсовый – трамвай, железная дорога). Вибрация распространяется по грунту и достигает фундаментов зданий и сооружений, нередко разрушая их. Вибрации затухают в грунте с темпом около 1 дБ/м. На расстоянии 50–60 м от транспортных магистралей они почти не ощущаются.

Различают следующие виды вибрации:

- общая – воздействует на весь организм (на транспорте, при виброуплотнении бетона и др.);

- локальная (местная) – действующая на отдельные части тела (работа с ручным пневмоинструментом, виброуплотнителями и др.).

Вибрации в диапазоне от 50 до 250 Гц воздействуют на сердечно-сосудистую и нервную системы, часто вызывают вибрационную болезнь, которая проявляется болями в суставах, повышенной чувствительностью к охлаждению, судорогами.

Условия и правила измерения и оценки допустимых уровней вибрации установлены СН 1304-75 и СанПиН 2.2.4./2.1.566-96 (Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий). Основными нормируемыми параметрами вибрации являются среднеквадратичные величины уровней виброскорости L_v (дБ), виброускорения, вибросмещения в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц. L_v определяется по формуле

L_v = 20lg(v/v_o), (4,2)

где v_o – пороговая виброскорость, равная 5х10^-8 м/с;

V – среднеквадратическая виброскорость, м/с.

Пороговые значения виброускорения и вибросмещения соответственно равны 3х10^-4 м/с², 8х10^-12 м.

Вибрационная безопасность должна отвечать ССБТ ГОСТ 12.1.012-90.

Шум – любой нежелательный звук или совокупность звуков, оказывающих неблагоприятное воздействие на ОС и человека.

Звук – механические колебания частиц упругой среды, образующихся под воздействием какой-либо возмущающей силы. Акустические колебания в диапазоне 20-20 000 Гц (от 20 до 20000 колебаний в с), воспринимаемые слуховым аппаратом человека, называются звуковыми, а пространство их распространения – звуковым полем. Колебания ниже 20 Гц являются инфразвуковыми, нижний предел частот инфразвука не ограничен. Колебания выше 20 кГц считаются ультразвуковыми, они тоже не вызывают слуховых ощущений. В диапазоне частот 10⁹-10¹³ Гц находятся колебания упругих сред, называемых гиперзвуком. Верхний предел частот гиперзвука в газах ограничен частотой 10⁹ Гц, а в твердых телах и жидкостях – 10¹²-10¹³ Гц.

Источники звука можно разделить на следующие основные типы (Куклеев Ю.И., 2001):

- колебательные или автоколебательные системы, в которых под воздействием локального источника энергии возникают либо собственные затухающие колебания, либо незатухающие автоколебания (все музыкальные инструменты, человеческий голос, паровые и пневматические свистки и т. п.);

- вращательные системы, в которых периодические изменения давления и скорости среды вызываются от вращающихся тел (винт самолета или корабля; ротор электромеханического устройства; турбины; сирены, создающие звук в результате периодических изменений скорости газовой струи и т. п.);

- электроакустические преобразователи (телефоны, громкоговорители, эталонные источники звука – темофоны и т. п.).

Источниками звука могут быть разнообразные процессы, явления, вызывающие возмущение упругой среды относительно среднего равновесного состояния.

Для описания колебательных процессов упругой среды в акустике приняты следующие объективные характеристики и понятия (Сена Л.А., 1988).

Скорость распространения звука (V), которая в случае периодических колебаний связана с длиной волны (), частотой (f) и периодом (Т) соотношением

V =f =/Т. (4.3)

Звуковая энергия (Е_зв) состоит из кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии упругой деформации.

Плотность звуковой энергии (_зв) определяет звуковую энергию, отнесенную к единице объема упругой среды.

Поток (мощность) звуковой энергии (W_зв) определяет энергию, переносимую в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения.

Звуковое давление (р) в упругой среде при наличии звуковых колебаний складывается из давления в невозмущенной среде и переменного дополнительного давления, возникающего в каждой точке среды в данный момент времени. При этом звуковое давление в течение периода колебаний изменяет свою величину и знак между положительными и отрицательными амплитудными значениями.

Объемная скорость (v⁰) определяется как произведение колебательной скорости и площади, которую за единицу времени пересекают все частицы из объема v¹S, т. е. v⁰=v¹S. Размерность v⁰ измеряется в м³/с, см³/с.

Интенсивность (сила) звука (J) определяется средней по времени энергией. Переносимой звуковой волной в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения волны по формуле

J = E_зв/(tS). (4.4)

Помимо указанных характеристик акустических величин пользуются относительными параметрами, т. е. применяются отношения измеряемых величин к некоторым пороговым значениям. Поэтому введены понятия относительных уровней звукового давления и интенсивности. Разность двух уровней J₁ и J₂ определяется по формуле

L_J = lg(J₂/J₁). (4.5)

Единицей измерения разности уровней является бел (Б), определяемый как логарифм отношения интенсивностей при J₂/J₁=10. При этом десятичный логарифм равен 1. Другая единица – децибел (дБ), равна 0,1 Б. Таким образом, при разности уровней, равной 1 дБ, отношение

J₂/J₁=10^0,1 1,26. (4.6)

При этом разность уровней J₂, J₁ определяется соотношением

L_J = 10lg(J₂/J₁). (4.7)

Используя соотношение J = p²/v, (4.8)

где р – плотность среды;

– амплитуда звукового давления.

Разность уровней звуковой мощности определяют по формуле

lg(J₂/J₁) = 2lg(p₂/p₁). (4.9)

В случае измерения уровней звукового давления в децибелах формула примет вид

L_p = 20lg(p₂/p₁). (4.10)

Уровнем шума (L) называют двадцатикратный логарифм отношения звукового давления к пороговому значению (р₀) L = 20lg(p/p_o).

Условным порогом звукового давления считается величина, равная 2х10^-5 Па.

Акустическая мощность (W) – общее количество энергии, излучаемое объектом в ОС в виде звука и прошедшее через поверхность полусферы радиуса r в единицу времени, вычисляется по формуле

W = 10^0,1L W^-12. (4.11)

Уровень акустической мощности (L_w) вычисляют по формуле

L_w+10lg(W/W_o), (4.12)

где W₀ = 10^-12 Вт.

Причинами возникновения звука являются (Луканин, Трофименко, 2001): взаимодействие колеблющегося тела со средой; «быстрое» выделение энергии в конечном объеме среды; подведение (отток) конечного количества вещества в определенную область среды; обтекание потоком вещества твердого тела.

Спектрально-временные характеристики шумов обладают большим разнообразием (Охрана…, 1991, Метрологическое обеспечение…, 1989, Средства защиты…, 1989, Безопасность…, 1999). По характеру спектра шумы делятся на широкополостные и тональные. Под первыми понимаются шумы, имеющие непрерывный спектр шириной более октавы. В производстве приняты октавные полосы со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Вторые характеризуются тем, что в спектре присутствуют отдельные слышимые дискретные тона.

По временным характеристикам шумы делятся на постоянные и непостоянные. Непостоянные делятся на импульсивные, прерывистые и колеблющиеся во времени.

Шумы оказывают вредное воздействие на слуховой аппарат, приводят к неспецифическим изменениям других органов и систем человека. При воздействии интенсивных шумов (взрыв, ударная волна и т. д.) с уровнем звука до 130 дБ возникает болевое ощущение (Куклев, 2001), а при уровнях звука более 140 дБ происходит поражение слухового аппарата. Предел переносимости интенсивного шума определяется величиной 154 дБ, при этом проявляется удушье, сильная головная боль, нарушение зрительных восприятий, тошнота и т. д. Типичные уровни шума выглядят так (Гальперин, 2005):

- тихая сельская местность – 20–30 дБ;

- обычный разговор – 40–50 дБ;

- салон легкового автомобиля, пылесос – 60–70 дБ;

- тяжелый дизельный грузовик – 90 дБ;

- шумный заводской цех – 100 дБ;

- выстрел из ружья вблизи уха – 160 дБ.

Нормирование шумов. Для оценки степени шумового загрязнения ОС используют ССБТ ГОСТ 12.1.003-83 (Шум. Общие требования безопасности), СНиП II-12 – 77 (Нормы проектирования. Защита от шума), СН 3077-84 и СанПиН 2.2.4./2.1.8.562-96 (Шум на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки). В соответствии с этими нормами суммарный, фактический шум, создаваемый различными техногенными источниками, не должен превышать допустимые уровни шума. Для постоянных шумов используются следующие параметры:

- уровень звукового давления (мощности) L_p, в дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц;

- уровень интенсивности звука L_J (шкала А, дБ).

Для непостоянного шума используются:

- эквивалентный уровень звука L_Jэкв (шкала А, дБ);

- максимальный уровень звука L_Jmax, дБ.

При измерении уровни звука разбиваются на поддиапазоны. Нормирование шумовых загрязнений городским транспортом установлено ГОСТ 27436-87 и ОСТ 27.004.022-86. Стандарты безопасности, средства и методы защиты от шума установлены ГОСТ 12.1.029-80.

Предельно допустимые дозы (по шкале А в дБ) в зависимости от продолжительности воздействия представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Предельно допустимые дозы звука

Продолжительность воздействия, ч	8	4	2	1	0,5	0,25	0,12	0,02	0,01
Предельно допустимые дозы (по шкале А), дБ	90	93	96	99	102	105	108	117	120

При разработке и выборе методов защиты от шумов применяется комплекс мероприятий, включающий (Куклев, 2001):

- проведение необходимых акустических расчетов и измерений, их сравнение с нормированными и реальными шумовыми характеристиками;

- определение опасных и безопасных зон, разработка и применение звукопоглощающих, звукоизолирующих устройств и конструкций;

- выбор соответствующего оборудования и оптимальных режимов работы;

- снижение коэффициента направленности шумового излучения относительно интересующей территории;

- выбор оптимальной зоны ориентации и оптимального расстояния от источника шума;

- проведение архитектурно-планировочных работ;

- организационно-технические мероприятия по профилактике в части своевременного ремонта и смазки оборудования;

- запрещение работы на устаревшем оборудовании, производящем повышенный уровень шума и т. п.

Звукопоглощением называется процесс перехода части энергии звуковой волны в тепловую энергию среды, в которой распространяется звук. Звукопоглощение в непрерывных средах характеризуется уменьшением амплитуды распространяющихся звуковых волн в зависимости от расстояния. К звукопоглощающим материалам относятся те, у которых коэффициент поглощения К_п 0,3. Они делятся на три основных вида:

1) материалы, в которых поглощение осуществляется за счет вязкого трения воздуха в порах (волокнистые пористые материалы);

2) материалы, в которых помимо вязкого трения в порах происходят релаксационные потери, связанные с деформацией нежесткого скелета (войлок, древесное волокно и др.);

3) панельные материалы, звукопоглощение которых обусловлено деформацией всей поверхности или некоторых ее участков (фанера, шторы и др.).

Звукоизоляция – процесс снижения уровня шума, проникающего через ограждение в помещение. К средствам звукоизоляции относятся ограждения, звукоизолирующие кожухи и акустические экраны.

Глушители шума предназначены для снижения шумов источников аэродинамической природы и по принципу действия делятся на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

Мероприятия по снижению шума на промплощадках следует рассматривать при разработке планировочных, технологических и архитектурно-строительных решений согласно СНиП 11-12-77. Архитектурно-планировоч-ные методы заключаются:

- в удалении источников шума от объектов, защищаемых от шума;

- ориентации источников шума в сторону, противоположную защищаемым от шума объектам;

- сосредоточении источников шума в отдельных комплексах на территории промышленного объекта или в зданиях;

- расположении между источниками шума и защищаемыми от шума объектами зданий и сооружений, не являющихся источниками шума.

Строительно-акустические методы предусматривают:

- звукоизоляцию шумного оборудования;

- применение звукопоглощающих конструкций;

- экранирование агрегатов и установок – источников шума;

- виброзвукоизоляцию;

- вибродемпфирование.

Выбор средств снижения шума, определение необходимости и целесообразности их применения при размещении различных видов оборудования на территории объекта следует проводить на основании акустического расчета, который выполняется в нижеуказанной последовательности:

- выявляют источники шума и определяют их шумовые характеристики;

- выбирают расчетные точки на территории защищаемого объекта;

- определяют пути распространения шума от источников до расчетных точек и проводят расчет акустических элементов ОС, влияющих на распространение шума (экранов, лесонасаждений и т. п.);

- определяют ожидаемый уровень шума в расчетных точках и сравнивают его с допустимым уровнем шума;

- определяют необходимое снижение уровня шума.

Перечень данных о производственных источниках шума, необходимых для акустических расчетов при проектировании промышленных объектов, приведен в «Каталоге шумовых характеристик технологического оборудования» (к СНиП 11-12-77) (1988).

При оценке шумового воздействия на промплощадке и прилегающей территории должны быть определены все источники шума: магистрали автомобильного и железнодорожного транспорта, места погрузочно-разгрузочных работ, установки, агрегаты, цеха и производства и т. п. Источники шума делятся:

а) на точечные – заборные и выхлопные отверстия вентиляции, отдельные агрегаты, средства транспорта и др.;

б) пространственные – отдельные здания, излучающие шум через наружные ограждения или его элементы.

Методы измерения шума. Излучение шумам зданиями цехов с шумным технологическим оборудованием определяется элементами их ограждающих конструкций с пониженной звукоизоляцией (окна, двери, ворота и др.), ориентированными в сторону расчетной точки. Расчетные точки на площадках отдыха селитебных территорий следует намечать на ближайшей к источнику шума границе площадок на высоте 1,5 м от уровня поверхности. На территории жилой застройки измерения шума проводят по ГОСТ 13337-78. Для этого используют шумомеры от 2 Гц, соответствующие требованиям ГОСТ 17187-81 с использованием октавных фильтров по ГОСТ 17168-81. Выбор локальных мест измерений осуществляется в соответствии с ГОСТ 13337-78.

Как показали исследования, уровень шума 85 дБ человек может выдержать (без последствий) в течение 8 ч, 91 дБ – 4 ч, 97 дБ – 2 ч, 103 дБ – 1 ч, 121 дБ – 7 мин[1].

Нормирование инфразвука осуществляется на основании СН 42-128-4948-89 и СанПиН 2.2.4/2.1.8.583-96 (Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки). На селитебных территориях в случае постоянного инфразвука уровни звукового давления не должны превышать 90 дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, 31,5, Гц. Для треть октавных полос со среднегеометрическими частотами 1,6, 2, 2,5, 3,15, 4, 5, 6,3, 8, 10, 12,5, 16, 20, 25, 31,5, 40 Гц уровни звукового давления не должны превышать 80 дБ.

Методы и средства защиты от инфразвука. Затухание инфразвуковых колебаний в приземном слое атмосферы составляет 8х10^-6 дБ/км, в следствии чего метод защиты расстоянием неэффективен. Техногенными источниками инфразвука являются поршневые двигатели с малым числом оборотов и поршневые насосы. Кратковременные инфразвуковые импульсы возникают при взрывах, выстрелах, при преодолении звукового барьера.

Для защиты от воздействия инфразвука используют:

- поглощение инфразвуковых колебаний;

- оптимальные режимы работы оборудования;

- специальные инженерные решения.

Звукоизоляция от инфразвука не эффективна на частотах менее 10 ГЦ, в этом случае создаются мощные, жесткие конструкции с поверхностной плотностью 10⁵–10⁶ кг/м², на практике оборудование сочленяют со всем зданием.

Звукопоглощение инфразвука применяют совместно с использованием резонансных явлений (резонирующие панели Бекеши). Наиболее эффективны методы, связанные с применением глушителей различных типов, выбором режимов работы, использованием специальных конструкций.

Ультразвуком считаются колебания с частотой свыше 16 тысяч Гц. Общие требования к безопасности установлены в ГОСТ 12.1.001-89. Так, на рабочих местах принят допустимый уровень: в частотном диапазоне 12 500 Гц – 80 дБ 16 000 гЦ – 90 дБ, 20 000 Гц – 100 дБ, 25 00 ГЦ – 105 дБ, 31 500 Гц – 110 дБ.

Электромагнитная энергия, излучаемая антеннами передающих радиотехнических объектов, распространяется в пространстве, образуя электромагнитное поле (ЭМП), которое принято характеризовать двумя неразрывно связанными составляющими: электрической (Е) и магнитной (Н). Измерителями электромагнитного излучения являются:

- напряженность электрической составляющей – В/м (вольт на метр), которая служит для оценки интенсивности ЭМП в 5–8 диапазонах частот (30 кГц–300 МГц);

- плотность потока энергии Вт/м² (ватт на квадратный метр) в 9–11 диапазонах частот (300 МГц–300 ГГЦ). В соответствии с существующими методами измерения электромагнитное поле оценивается поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ) – Вт/м² (1 Вт/м² – 0,1 мВт/см² – 100 мкВт/см²).

Для оценки биологического воздействия ЭМП различают зону индукции (ближнею) и зону излучения (дальнею). Ближняя расположена на расстоянии от источника, равном 1/6 от длины волны. Здесь магнитная составляющая напряженности ЭМП выражена слабо, поэтому ее действие на организм незначительно. В дальней зоне проявляется эффект обеих составляющих поля.

Основным источником низкочастотных электромагнитных колебаний являются линии электропередач, системы транспортных средств (электрооборудование). ЭМП высокой частоты используются в металлургии для плавления металла в индукционных печах, в машиностроении для термообработки. Электротранспорт – источник электромагнитных колебаний как низкой, так и высокой частоты. Электромагнитная УВЧ- и СВЧ-энергия применяется в системах связи (радио, телевидении и т. п.)

Электробезопасность должна отвечать требования ГОСТ 12.1.009-76 и ГОСТ 12.1.030-81. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов должны соответствовать ГОСТ 12.1.038-82, допустимому уровню электростатического поля на рабочих местах и требованиям к проведению контроля в ГОСТ 12.1045-84.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи (ВЛ) переменного тока, определяются СанПиН 2971-84.

Таблица 4.2. Предельно допустимые уровни (ПДУ) электромагнитных полей (круглосуточное непрерывное излучение)

№ диа-пазона	Метрическое подразделение диапазона	Частоты	Длины волн	ПДУ
5	Километровые волны (низкие)	30-300 кГц	10-1 км	25 В/м
6	Гектометровые волны (средние)	0,8-8 МГц	1-0,1 км	15 В/м
7	Декаметровые волны (высокие)	8-80 МГц	100-10 м	10 В/м
8	Метровые волны (очень высокие)	80-800 МГц	10-1 м	8 В/м
9	Дециметровые волны (ультравысокие)	800-8000 МГц	1-0,1 м	10 мкВт/см²
10	Сантиметровые волны (сверхвысокие частоты)	8-80 ГГц	10-1 см	10 мкВт/см²

Предельно допустимые уровни ЭМП электромагнитных излучений радиочастотного диапазона для населения установлено в СанПиН 2.2.4./2.1.8.055-95. ПДУ напряженности электрической составляющей ЭМП, выражаемый в эффективном значении, и уровень ППЭ, выражаемый в среднем значении, определяются в зависимости от частоты (длины волны) по табл. 4.2.

Уровни ЭМП в 9–11-х диапазонах частот при импульсивном излучении на селитебной территории в районах действующих, проектируемых и реконструируемых радиолокационных средств (РЛС), а также на территории, предназначенной для перспективного градостроительного освоения в районе действующих РЛС, не должны превышать предельно допустимых уровней, приведенных в табл. 4.3.

Для других типов станций, не вошедших в таблицу, уровни ЭМП на селитебной территории не должны превышать 10 мкВт/см², в том числе и для радиолокационных средств, работающих в диапазоне частот от 150 до 300 МГц в импульсном режиме излучения.

Таблица 4.3. Номенклатура диапазонов частот (волн)

№ диа-па-зона	Диапазон частот (иск-лючая нижний, включая верхний предел) частоты	Диапазоны волн (исключая верхний, включая нижний предел) длины волны	Соответствующее метрическое подразделение
5	от 30 до 300 кГц	от 10^4 до 10³ м	километровые волны (низкие частоты, НЧ)
6	от 300 до 3000кГц	от 10^3 до 10^2 м	гектометровые волны (средние частоты, СЧ)
7	от 3 до 30 МГц	от 10² до 10 м	декаметровые волны (высокие частоты, ВЧ)
8	от 30 до 300МГц	от 10 до 1 м	метровые волны (очень высокие частоты, ОВЧ)
9	от 300 до 3000 МГц	от 1 до 0,1 м	дециметровые волны (ультравысокие частоты, УВЧ)
10	от 3 до 30 ГГц	от 10 до 1 см	сантиметровые волны (сверхвысокие частоты, СВЧ)
11	от 30 до 300 ГГц	от 1 до 0,1 см	миллиметровые волны (крайне высокие частоты, КВЧ)

В качестве предельно допустимого уровня (ПДУ) облучения населения принимаются такие значения ЭМП, которые при ежедневном облучении в свойственных для данного источника излучения режимах не вызывают 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, что составляет в России не более 500 в/м (табл. 4.4).

Таблица 4.4. Предельно допустимые уровни напряженности электрического поля Е (СН № 2971-34)

Помещение, территория	Е, кВ/м
Внутри жилых зданий	0,5
На территории зоны жилой застройки	1,0
В населенной местности, вне зоны жилой застройки; на участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами I–IV категории	10
В ненаселенной местности (часто посещаемой людьми, доступной для транспорта и сельскохозяйственные угодья)	15
В труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на специально выгороженных участках, где доступ населения исключен)	20

При величине Е более 500 В/м должны быть приняты меры, исключающие воздействие на человека электрических разрядов и токов стекания.

Предельно допустимые уровни напряженности электромагнитного излучения (ЭМИ) на рабочих местах приведены в таблицах 4.5 и 4.6.

Для зон, находящихся около радиотехнических объектов (РТО), нормирование производится в соответствии с СН № 2963-84, эти нормы распространяются на ЭМП телевизионных станций УВЧ диапазона. Для телевизионных станций СВЧ диапазона используют СН № 4262-87. Измерение уровней излучений радиолокационных устройств производится в соответствии с СН № 1910-77 и СН № 2284-81. Согласно СанПиН 2.2.2.542-96 нормированию подлежит также вся бытовая и компьютерная техника.

Таблица 4.5. ПДУ напряженности ЭМИ на рабочем месте в диапазоне частот 0,06–300 МГц

Составляющая поля, по которой оценивается его воздействие и диапазон частот (МГц)	ПДУ напряженности поля в течение рабочего дня
Электрическая составляющая
0,06–3	50 В/м
3–50	20 В/м
30–50	10 В/м
50–300	5 В/м
Магнитная составляющая
0,06–1,5	5 А/м
30–50	0,3 А/м

Таблица 4.6. ПДУ электромагнитного облучения в диапазоне частот 300 МГц–300 ГГц

Продолжительность облучения, ч	ПДУ плотности потока энергии, мк Вт/см^2
	непрерывное облучение	прерывистое облучение
24	33	165
16	50	250
12	66	330
10	80	400
8	100	500
6	135	675
4	200	1000
2	400	1700
1	800	2900
0,75	1000	3500
0,5	1400	5000
0,2	2800	10000

Площадки для размещения проектируемых радиотехнических объектов (РТО) необходимо выбирать с учётом мощности и диапазона частот передатчиков, характеристики направленности, высоты размещения и конструктивных особенностей антенн, рельефа местности, функционального назначения прилегающих территорий, этажности и особенностей застройки, с тем чтобы ЭМП на селитебной территории не превышали ПДУ.

Согласно исследованиям, проведенным в США и Швеции, в радиусе 150 от подстанций, трансформаторов, вблизи ЛЭП, контактных сетей индукция магнитного поля превышает 0,3 мкТл (Инженерная…, 2001). У людей, живущих вблизи подобных сооружений, опухоли и лейкозы встречаются в 2 раза чаще, чем у других. Статистическая обработка полученных материалов подтвердила, что при повышении индуктивности магнитного поля выше 0,1 мкТл риск заболевания возрастает в 24 раза. Не менее опасно воздействие ЭМП на биологические объекты вблизи радио-, теле- и локационных станций, энергетических установок. Так, в электропоездах уровень ЭМП превышает естественный фон в тысячи раз, достигая величины индукции магнитного поля до 10 мТл (в квартирах допустимый уровень –0,2 мкТл).

В целях защиты населения от воздействия ЭМП, создаваемого РТО, устанавливаются СЗЗ и зоны ограничения застройки (ЗОЗ). Санитарно-защитной зоной является площадь, примыкающая к технической территории РТО. Внешняя граница СЗЗ определяется на высоте до 2 м от поверхности земли по ПДУ ЭМП. СЗЗ устанавливается от источников излучения электромагнитной энергии, т. е. от антенны радиотехнических объектов, с учетом перспективного их развития. Использование СЗЗ регламентируется СН № 245-71. Размеры ЗОЗ и СЗЗ выбираются по методикам СН № 2963-84. Мероприятия по организации и благоустройству СЗЗ предусматриваются разделом «Мероприятия по охране окружающей среды» проекта РТО (табл. 4.7).

Таблица 4.7. Санитарно защитные зоны радио- и телестанций

Тип станций	Диапазон частот	СЗЗ, м
Длинноволновые	30-300 кГц	100-1000
Средневолновые	300-3000 кГц	200-1000
Коротковолновые	3-30 мГц	50-700
Телевизионные и УКВ радиостанции	30-1000 мГц	25-800

Зоной ограничения застройки является территория, где на высоте более 2 м от поверхности земли превышаются ПДУ. Внешняя граница ЗОЗ определяется по максимальной высоте зданий перспективной застройки, на уровне верхнего этажа которых ЭМП не превышают значений ПДУ.

СЗЗ и ЗОЗ для передающих радиостанций, оборудованных антеннами ненаправленного излучения в горизонтальной плоскости, для телевизионных станций, а также для радиолокационных станций кругового обзора устанавливаются вокруг РТО.

Для передающих радиостанций, оборудованных антеннами направленного действия, а также для радиолокационных станций, антенны которых сканируют в определенном или фиксированы в одном направлении, СЗЗ и ЗОЗ устанавливаются в направлении излучения электромагнитной энергии, однако при этом должны учитываться также боковые и задние лепестки диаграммы излучения антенн.

Для передающих радио-, телевизионных и радиолокационных станций, антенны которые излучают электромагнитную энергию под определённым углом к горизонту и уровень ЭМП изменяется в зависимости от высоты, зона ограничений устанавливается дифференцированно по вертикали в пределах высоты жилой застройки.

Для снижения степени облучения селитебных территорий и уменьшения размеров СЗЗ антенны радиолокационных станций следует устанавливать на естественных возвышениях, насыпях, эстакадах и т. п., максимально ограничивая использование отрицательных углов наклона антенн.

Планировка и застройка в зоне действующих или проектируемых радиотехнических объектов должна осуществляться с учётом границ СЗЗ и ЗОЗ, установленных в проекте строительства или реконструкции радиотехнического объекта.

Территорию ЗОЗ разрешается использовать для размещения различного функционального назначения при условии соблюдения в местах пребывания населения ПДУ. С этой целью в сложившейся и проектируемой застройке должны быть выполнены защитные мероприятия, обеспечивающие снижение уровня ЭМП до нормативных значений.

В ЗОЗ здания лечебно-профилактических учреждений со стационарами, оздоровительных, детских, дошкольных и школьных учреждений, домов инвалидов и престарелых следует располагать на участках территории, где образуется радиотень.

При размещении объектов гражданского строительства в зоне ограничений следует учитывать возможность снижения уровня ЭМП до ПДУ на площадках отдыха и спорта за счёт экранирующего эффекта зданий и сооружений, а в помещениях – за счёт расположения жилых, общественных и промышленных зданий торцом или фасадом с наименьшей площадью остекления к источнику ЭМП. При необходимости расположения зданий фасадов к источнику можно применить здания галерейного типа, ориентированные жилыми помещениями в сторону, противоположную источнику излучения. При проектировке застройки в зоне ограничений необходимо предусматривать плотность жилого фонда по нижнему пределу строительных норм и правил (СНиП).

В ЗОЗ следует предусмотреть выполнение ограждающих конструкций в кровли жилых, общественных и промышленных зданий из материалов с высокими радиоэкранирующими свойствами (железобетон и др.) или покрытии, ограждающих конструкций со стороны радиотехнического объекта заземлённой металлической сеткой. Кроме того, следует учитывать возможность применения защитных стенок, козырьков.

Территория ЗОЗ должна быть максимально озеленена, площадь твердого покрытия проездов, тротуаров и пешеходных дорожек должна быть минимальной. Предпочтение следует отдавать песчаным, грунтовым или гравийно-щебеночным покрытиям.

Для проектируемых высоковольтных линий, а также зданий и сооружений, проектируемых вдоль трассы, допускается принимать СЗЗ вдоль ВЛ с горизонтальным расположением проводов и без средств снижения напряженности электрического поля по обе стороны от нее на следующих расстояниях от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении, перпендикулярном к ВЛ:

- 20 м – для ВЛ напряжением 330 кВ;

- 30 м – для ВЛ напряжением 500 кВ;

- 40 м – для ВЛ напряжением 750 кВ;

- 55 м – для ВЛ напряжением 1150 кВ.

Если напряженность электрического поля превышает ПДУ, должны быть приняты меры по ее снижению (удаление от жилой застройки, применение экранирующих устройств и др.).

Ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ напряжением 750–1150 кВ до границы населенных пунктов должно быть не менее 250–300 м.

Контроль за соблюдением ПДУ ЭМП осуществляется СУГО на стадии проектирования, реконструкции и эксплуатации радиотехнических объектов и на селитебной территории, прилегающей к действующим или проектируемым радиотехническим объектам.

Проектная документация раздела «Мероприятия по охране окружающей среды» должна содержать результаты расчета границ СЗЗ, ЗОЗ, а также исходные данные.

При проектировании жилой застройки или отдельных жилых зданий в местах расположения радиотехнических объектов контроль за соблюдением нормативных величин на территории предполагаемого строительства производится с помощью расчетного и инструментального методов определения уровней электромагнитного поля. Каждый радиотехнический объект, излучающий в окружающую среду электромагнитную энергию, должен иметь санитарный паспорт, содержащий следующие данные:

- мощность каждого передатчика и их количество;

- место размещения антенн и направления их излучений;

- тип применяемых антенн;

- коэффициент усиления антенн;

- высоту установки антенн;

- угол максимального излучения антенн;

- рабочие частоты;

- тип модуляции.

При проектировании, разработке и эксплуатации радиотехнических объектов (РТО), оборудованных источниками импульсных электромагнитных полей (ИМЭП), следует пользоваться СанПиН 2.2.4.1.1329-03.

Неионизирующее излучение. Инфракрасные (ИК) лучи (Физическая энциклопедия, 1990) представляют собой электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 мкм до 700 мкм. Инфракрасное излучение (ИКИ) не воспринимается человеческим глазом, но ощущается кожей. Часто ИКИ называют тепловым излучением (тепловыми лучами).

Наиболее распространенным источником ИКИ техногенного происхождения является лампа накаливания. Среди некогерентных источников ИКИ часто используются избирательные излучатели (Гарбуни, 1967). К числу когерентных техногенных источников с узкой полосой ИКИ относятся лазеры (Справочник по лазерам, 1978).

Точный расчет теплового загрязнения ОС и его контроль включает анализ множества показателей и учет сложных физических процессов. Принятой методики расчета теплового загрязнения еще не существует.

Ультрафиолетовое излучение (УФИ). К УФИ относятся электромагнитные волны с длиной волны от 0,38 мкм до 100 А⁰. Любое тело, нагретое до 3000⁰ К и выше, имеет в своем спектре ультрафиолетовую компоненту. С увеличением электронной температуры увеличивается и УФИ.

Применяемые в технике электроискровая обработка, плазменные установки, электродуговая сварка, электрический взрыв проводников, лазерный пробой, лазерные методы обработки и т. д. (Райзер, 1974, Электрический взрыв…, 1972) являются техногенными источниками УФИ. К ним также относятся некоторые металлургические печи по выплавке высокотемпературных металлов и сплавов с применением кислородного дутья, мощных электронных и плазменных потоков и т. п. Большие дозы УФИ могут вызывать ожоги кожи и канцерогенные реакции, повреждения глаз и другие нежелательные процессы. Оказывают губительное воздействие на микроорганизмы и клетки животных и растений (Куклев, 2001).

Ионизирующее излучение – любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков (ионов, нуклидов).

Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Основными видами радиоактивных излучений (РАИ) являются (Лапин и др., 1996):

-частицы – ядра гелия, несущие два элементарных положительных заряда. Испускаются при распаде некоторых элементов с большим массовым числом (радий, торий, уран и др.). Длина пробега в воздухе 2,5–9 см, в биологических тканях – до 0,1 мкм. Представляют опасность при попадании внутрь организма;

-частицы – ядерные частицы, близкие по физической природе к электронам. Возникают при радиоактивном распаде и сразу же излучаются. Максимальный пробег в воздухе – несколько м, в тканях – несколько мм. Опасны при попадании на кожные покровы и внутрь организма;

-кванты – коротковолновые электромагнитные излучения (до 10–9 см), которые образуются в ходе ядерных реакций и при распаде осколков деления, близких к рентгеновским лучам, но у них короче длина волны и они несут большой энергетический заряд. Пробег в атмосфере – сотни м, свободно проникает через преграды. Измеряется в Кл/кг (кулонах на килограмм).

Излучаемая радиоактивными веществами энергия поглощается ОС, вызывая ионизацию атомов и молекул вещества, в результате чего молекулы и клетки ткани разрушаются. Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной дозы, продолжительности воздействия, вида излучения, размеров излучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма.

Наиболее значимой характеристикой ионизирующих излучений является эквивалентная доза излучения (ЭДИ) – количество энергии, поглощенное в единице вещества с учетом качества излучения. ЭДИ рассчитывается по формуле

, (4.13)

где n – число видов излучения;

D_i – доза излучения, измеряется в бэр (биологический эквивалент рентгена); это такое количество энергии, поглощенное 1 кг ткани, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе излучения в 1 рад рентгеновского и -излучения;

К_i – коэффициент качества (для - и -излучения К=1, для -излучения К=20).

Таблица 4.8. Единицы измерения доз излучения и активности

Показатель	Единица измерения		Связь с единицей СИ
	СИ	внесистемная
Эквивалентная доза Н	Зиверт (Зв)	Бэр (бэр)	1 бэр=0,01 Зв
Активность	Беккерель (Бк)	Кюри (Ки)	1 Ки=3,7х10 Бк
Концентрация (объемная активность) радионуклида в атмосфере (воде)	Бк/м^3 (Бк/л)	Ки/м^3 (Ки/л)	1 Ки/м^3 = 3,7х10 Бк/м^3

Важной характеристикой является радиоактивность А (Бк), как мера количества радиоактивного вещества, выраженная числом самопроизвольных ядерных превращений в единицу времени

А=1,3х10¹⁶/МТ_1/2, (4.14)

где М – массовое число радионуклида;

Т_1/2 – период полураспада, лет.

За основной процесс при радиоактивности принят 1 распад, сопровождающийся испусканием - или -частиц, нейтронов и -излучения. При условии, если в секунду происходит 1 распад, подобную интенсивность (активность) распада принято оценивать в 1 беккерель (Бк). В табл. 4.8 приведены единицы измерения доз излучения и активности.

Природные строительные материалы являются источниками РАИ (например, радона). Это излучение, фиксируемое в конкретном месте, называют фоновым ионизирующим излучением Оно складывается (Охрана…, 1995):

- из природного естественного радиоактивного фона, вызванного присутствием в ОС радионуклидов;

- технологически повышенного естественного фона, вызванного деятельностью человека;

- искусственных источников излучения (радиоизотопных приборов, гамма-дефектоскопов и др.).

Среднегодовая эквивалентная доза фонового радиоактивного излучения составляет 24–250 мбэр (Куклев, 2001):

- внутренне облучение – 135 мбэр;

- источники земного происхождения – 35 мбэр;

- космическое излучение – 30 мбэр;

- рентгенодиагностика – 35–40 мбэр;

- прочие – 2–5 мбэр.

Источниками сверх фоновой радиоактивности являются:

- долгоживущие радиоактивные изотопы – продукты испытания ядерного оружия;

- плановые и аварийные выбросы радиоактивных веществ от АС и атомных энергоустановок транспортных средств;

- твердые и жидкие радиоактивные отходы.

При однократном общем облучении могут быть такие последствия:

- менее 50 бэр – отсутствие клинических симптомов;

- 50–100 бэр – незначительное недомогание;

- 100–200 бэр – легкая степень лучевой болезни;

- 200–400 бэр – тяжелая степень лучевой болезни;

- 600 бэр и более – крайне тяжелая степень ( с летальным исходом).

ПДУ ионизирующих излучений устанавливаются НРБ-99 и ГН 2.6.054-96. Норма радиационной безопасности основана на следующих принципах:

- не превышать установленный дозовый предел;

- исключить необоснованное облучение;

- снизить дозу облучения до возможно низкого уровня.

Установлены следующие категории облучаемых лиц (табл. 4.9):

- категория А (персонал) – лица, постоянно или временно работающие с источниками излучения;

- категория Б – ограниченная часть населения, проживающая рядом с предприятиями, на которых находятся радиоактивные источники;

Таблица 4.9. Дозы облучения для категорий А и Б

Предельно допустимая доза (ПДД), бэр/год	Группа критических органов
	1	П	Ш
Для категории А	5	15	30
Для категории Б	0,5	1,5	3

- категория В – остальное население.

Критические группы органов:

I – все тело, гонады и красный костный мозг;

II – мышцы, жировая ткань, щитовидная железа, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и др. органы (за исключением тех органов, которые относятся к I и III группам);

III – кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Предельно допустимая доза (ПДД) – наибольшая индивидуальная эквивалентная доза за год, при которой не возникает неблагоприятных явлений в организме за 50 лет непрерывной работы.

Эквивалентная доза Н (Зв или бэр), накопленная в критическом органе за время Т (лет) с начала работы (с источниками), не должна превышать величины Н = ПДВхТ.

Для обеспечения радиационной безопасности следует выполнять следующие правила:

- не превышать ПДД;

- применять метод защиты расстоянием, временем;

- использовать защитные экраны;

- работать со средствами индивидуальной защиты;

- использовать приборы индивидуального и общего контроля за радиоактивным облучением;

- выполнять технические, санитарно-гигиенические и лечебно-профилактические мероприятия.

Для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта или эффективная доза за период жизни человека (70 лет) – 0,07 зиверта. В отдельные годы допустимы большие значения эффективной дозы при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,001 зиверта).

Для работников средняя годовая эффективная доза равна 0,02 зиверта или эффективная доза за период жизни человека (50 лет) – 1 зиверта.

---

[1] Горохов В.А. Зеленая природа города: Учеб. пособие для вузов. М., 2005. С. 163.