Электромагнитное воздействие токов высокого напряжения на живые организмы Биологические эффекты электромагнитных воздействий

Биологический эффект электромагнитного облучения зависит от частоты, продолжительности и интенсивности воздействия, а также площади облучаемой поверхности и общего состояния здоровья человека.

На развитие патологических реакций организма влияют:

■ режимы генерации ЭМП, в том числе неблагоприятны как амплитудная генерация, так и угловая модуляция;

■ факторы внешней среды (температура, влажность, повышенный уровень шума, рентгеновского излучения и др.);

■ некоторые другие параметры (возраст человека, образ жизни, состояние здоровья и пр.);

■ область тела, которая подвергается облучению (С.В. Белов и др., 2007).

Наиболее чувствительны больные организмы, в частности, страдающие аллергическими заболеваниями или имеющие склонность к образованию опухолей. Очень опасно облучение в период эмбрионогенеза и в детском возрасте.

Тепловые эффекты. Наиболее хорошо исследованным эффектом воздействия ЭМП на биологические ткани является процесс преобразования падающей на ткани энергии в кинетическую энергию молекул, что приводит к нагреву среды (проявляется в диапозонах ВЧ и СВЧ). Нагрев вызван одновременно ионной проводимостью и колебанием дипольных молекул воды и белков. Распределение тепловых полей зависит от частоты и конфигурации источника, формы и диэлектрических свойств тканей, тепловых их свойств и терморегуляционных способностей организма.

По мере увеличения поглощенной энергии (или плотности потока энергии воздействующего ЭМП выше 1 МВт/см²) нарушаются защитные механизмы организма, регулирующие температуру, что приводит к неконтролируемому повышению температуры тела. Наиболее уязвимы ткани с плохой циркуляцией крови и терморегуляцией (хрусталик глаза, семенные железы, желчный пузырь, участки желудочно-кишечного тракта).

Энергия, поглощенная единицей массы за единицу времени, служит основной дозиметрической оценкой – так называемой удельной поглощенной мощности (SAR- английская аббревиатура), измеряемой в Вт/кг.

Если длина волны в тканях соизмерима с размерами облучаемого биологического объекта или отдельных его органов, то наблюдаются явления резонанса стоячих волн, что приводит к росту электромагнитного поглощения.

Нетепловые (информационные) эффекты

1. Изменение ионной проницаемости клеточных мембран под действием слабоинтенсивных ЭМП часто связывается с раковыми заболеваниями, в частности, с лейкемией (раком крови).

2. Неблагоприятное воздействие слабоинтенсивных ЭМП на центральную нервную систему (ЦНС). Здесь различают три степени воздействия:

– легкую, которая характеризуется начальным проявлением астенического и нейроциркулярного синдромов;

– среднюю, когда системы указанных синдромов усилены и сочетаются с начальными проявлениями эндокринных нарушений;

– тяжелую, при которой усилена симптоматика нарушений функций ЦНС, сердечно-сосудистой и эндокринной систем человека и проявляются разнообразные психические нарушения.

3. Эффект «жемчужной цепочки», вызванный силами, действующими на клетки крови (эритроциты и лейкоциты), помещенные в импульсное или постоянное поле с частотой 1–100 МГц. Образование цепочек связано с притяжением между частицами, которые под действием поля приобретают дипольные моменты. Цепочки параллельны силовым линиям электрического поля.

4. Насыщение диэлектрической проницаемости растворов белков или других биологических макромолекул, что приводит к резонансным поглощениям излучения живой клеткой.

5. Эффект «радиозвука» у людей, облучаемых радиолокационными сигналами средней мощности.

6. Влияние на сердечно-сосудистую систему, в том числе снижение артериального давления и замедление ритма сердца (брадиокардия).

7. Демодулирующее действие наблюдается в изменении электроэнцефалограмм и электрокардиограмм под воздействием ВЧ излучения.

Обеспечение электромагнитной безопасности работающих и населения при воздействии электромагнитных полей составляет значительную проблему в связи с возрастающим электромагнитным загрязнением окружающей среды. Работающий персонал, осуществляющий эксплуатацию электропередачи сверх- и ультравысокого напряжения, в зависимости от характера трудовой деятельности подвергается воздействию комплекса факторов производственной среды и трудового процесса; это электромагнитные поля промышленной частоты (ПЧ), неблагоприятные микроклиматические условия, высокая тяжесть и напряженность трудового процесса.

Для некоторых видов работ характерны такие факторы, как повышенное нервно-эмоциональное напряжение, вибрация, или выполнение работ под напряжением, связанная с коронированием проводов повышенная аэроионизация и формирование оксидов азота. Но основным фактором возможного неблагоприятного влияния на человека при обслуживании электросетевых объектов являются для персонала элементы токоведущих систем различного напряжения (ЛЭП, РУ и др.), генерирующие электромагнитные поля (М.Ш. Мисриханов [и др.], 2010) (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Общий вид высоковольтной линии электропередачи

Широкое проникновение источников ЭМП ПЧ в среду обитания человека является потенциальным фактором риска потери здоровья в условиях внепроизводственных воздействий. Обеспечение безопасности человека в условиях производственных и внепроизводственных воздействий ЭМП ПЧ осуществляется соблюдением требований гигиенических регламентов, которые разрабатываются на основании комплексных исследований, включающих в себя как адекватную гигиеническую оценку уровней ЭМП, так и разработку принципов, методов и средств защиты человека. Защита человека от их неблагоприятного влияния осуществляется путем использования трех принципов: защиты временем (соблюдение гигиенических нормативов), защиты расстоянием и защиты с применением средств коллективной и /или индивидуальной защиты.

Источниками ЭМП промышленной частоты являются различные типы энергообъектов – высоковольтные подстанции и линии электропередачи, все устройства, содержащие токоведущие провода, включая транспорт, производственное и медицинское оборудование, бытовые приборы. Производственным воздействиям ЭМП ПЧ подвергаются в первую очередь персонал электросетевых объектов, обслуживающий открытые распределительные устройства (ОРУ) и воздушные линии электропередачи (ВЛ) сверх- и ультравысокого напряжения. Население может подвергаться воздействию ЭМП ПЧ, генерируемых различными техническими устройствами и изделиями. На открытой территории это, как правило, воздушные и кабельные линии (ВЛ, КЛ) электропередачи, трансформаторы и распределительные подстанции, электротранспорт на переменном токе.

В жилых помещениях источниками электомагнитных полей является в основном бытовая электротехника: холодильники, электроплиты, электроутюги, пылесосы, электробритвы, фены, чайники, кофеварки, кофемолки, электрогрелки, электроодеала и др., в гаражах и на дачах – электроинструмент, насосы и др., в жилых и общественных зданиях на человека могут действовать ЭМП ПЧ, генерируемые теми же ВЛ и КЛ, распределительными и трансформаторными подстанциями и прочими постоянно действующими источниками (рис. 5.20). Широкое внедрение в нашу жизнь различных источников ЭМП ПЧ приводит к тому, что их уровни в бытовых условиях, а также в детских и лечебных учреждениях становятся социальными и профессиональными.

Немаловажное значение в современных условиях имеет широкое использование мобильных телефонов, которые негативно действуют на организм человека. Так, по мнению А.Н. Степанова (2007), биологическое действие электромагнитных полей, излучаемых мобильным телефоном, проявляется как и действие электрического поля диапозона сверхвысоких частот, то есть оказывает тепловое и информационное воздействие.

Рис. 5.20. Общий вид электромагнитных полей, передаваемых

от линий электропередач

В данном случае необходимо учитывать специфические условия, при которых работает сотовый телефон – здесь основной излучатель телефона находится на расстоянии 3–5 см от головного мозга. Поэтому температура отдельных участков мозга при продолжительном разговоре может повышаться и приводить к отрицательным эффектам. Установлено, что при разговоре на мобильном телефоне с SAR 4 Вт/кг в течение 30 минут температура ткани у здорового человека поднимается на 1^оС, отрицательно также действует на хрусталик глаза.

Низкие частоты сотовых телефонов совпадают с частотами собственной биоэлектрической активности головного мозга. Так, например, частота 217 Гц совпадает с так называемым гамма-ритмом мозга, частота 8,35 Гц – с альфа-ритмом, а частота 2 Гц – с дельта-ритмом, которые нарушают его функции. С основными симптомами неблагоприятного воздействия сотого телефона на состояние здоровья являются: головные боли, нарушения памяти и концентрация внимания, непроходящая усталость; депрессивные заболевания; боль и резь в глазах, сухость их слизистой; прогрессивное ухудшение зрения; лабильность артериального давления и пульса. При разговорах высокочастотное модулированное излучение проникает внутрь головы, облучает ткани мозга и может быть причиной злокачественных опухолей.

В.И. Вернадский, рассматривая проблему возникновения жизни подчеркивал, что живое не могло возникнуть из неживого, так как между живым и неживым имеются принципиальные различия. Важнейшими для Земли и для любого другого участка Вселенной является влияние биополя, создаваемое всеми объектами Вселенной. Под биополем понимается совокупность физических полей, присущих объектам живой и неживой природы, с помощью которых осуществляется обмен информацией между ними. Посредством биополя Космос влияет на человека по схеме: биополе Космоса – биополе Солнечной системы – биополе Земли – биополе человека. Каждый объект Вселенной является носителем только ему присущей разновидности биополя с различными взаимосвязанными составляющими (информационной, электромагнитной, акустической и т.д.). Основным источником электромагнитного излучения человека является сердце, генерирующее длину волны, равную росту человека, т.е. при росте человека 150–200 см частота волны составляет 16,6–22,2 МГц.

По происхождению все электромагнитные поля, излучаемые разными источниками, можно разделить на три категории:

• электромагнитные поля, генерируемые космическими объектами, для которых следует различать постоянные электростатические и электромагнитные поля Земли, и электромагнитные волны, порождаемые космическими источниками (Солнце, звезды и т.д.), а также существуют поля, возникающие при некоторых процессах, происходящих в атмосфере Земли (разряды молний и т.д.);

• электромагнитные поля антропогенного происхождения (линии электропередач сверхвысокого напряжения (СВН) и другие объекты);

• электромагнитные поля биологической природы, порождаемые биологическими объектами.

Основным источником электромагнитного излучения (ЭМИ) для Земли является Солнце. Большая часть этого излучения приходится на видимый диапазон спектра. Эта часть излучения вносит основной вклад в суммарную энергию, поступающую на земную поверхность, которую принято называть солнечной постоянной. В виде энергии окружающая среда загрязняется теплом ионизирующих излучений, электромагнитными полями (ЭМП), световой энергией, акустическим шумом, вибрацией, ультразвуком.

По проблеме электромагнитной экологии в настоящее время выделились три основных направления:

– биофизическое – изучает вопросы взаимодействия биологических тканей с ЭМП;

– медико-биологическое – занимается изучением и нормированием воздействующих факторов на окружающую среду и человека;

– научно-техническое – разрабатывает методы и средства анализа ЭМП в окружающей среде и защиты.

Косвенно об увеличении ЭМП в наших домах можно судить по такому признаку, как мощность потребления электричества, которая за последние 10–15 лет увеличилась в 5–6 раз. Электроэнергия передается по линиям ЛЭП, которые проходят по полям, лесам, над и под водой. Биологи доказали, что ЭМП, возникающие от линий ЛЭП, влияют на поведенческие реакции некоторых насекомых (муравьи покидают прилегающие к ЛЭП участки леса, то же самое делают крупные животные), ЭМП, возникающие от ЛЭП и подводных силовых кабелей, пересекающих водоемы, часто затрудняют миграцию рыб. В настоящее время ЭМП искусственного происхождения стали во много раз превышать естественный электромагнитный фон, который превратился в опасный экологический фактор.

В то же время медико-биологическими исследованиями доказано, что живые организмы не могут нормально функционировать без естественного источника ЭМП. Доказано также участие естественной радиации и естественных ЭМП в образовании из неорганических веществ аминокислот, составляющих белок (рис. 5.21). Такие поля сопутствовали зарождению и развитию жизни на Земле, а также участвовали в эволюции человека. В реальных условиях ЭМП изменяются в течение суток и по сезонам зависят от географических координат, от 11-летнего цикла активности Солнца и других факторов.

Аккумулирующееся Не аккумулирующееся

Тепловое Радиационное ЭМП, Свет

загрязнение загрязнение и лазерное

излучение

Рис. 5.21. Классификация антропогенных загрязнений

[Ю.М. Сподобаев, В.П. Кубанов, 2001 г.]

Благоприятное влияние ЭМП на здоровье человека имеет место лишь в том случае, когда биологический эффект не выходит за пределы нормы и не может быть компенсирован организмом, не приводя, таким образом, к развитию отрицательных последствий для людей. В результате действия ЭМП возможны как острые, так и хронические нарушения в системах и органах человека, функциональные сдвиги в деятельности нервно-психической, сердечно-сосудистой, эндокринной, кроветворной систем, температурном режиме кожи, изменениях электровозбудимости зрительного анализатора. ЭМП влияет также на изменения скорости некоторых физиологических реакций.

При этом возможно изменение давления и пульса, учащенное сердцебиение, аритмия, повышенная нервная возбудимость. Эти явления не постоянны, а носят временный характер и исчезают через некоторое время после прекращения воздействия ЭМП.

Некоторыми средствами защиты от вредного воздействия ЭМП на человека являются:

• электромагнитное экранирование помещений, в которых они находятся;

• выявление источников ЭМП, вызывающих экологическое загрязнение с последующим устройством защитных приспособлений;

• разработка чувствительных измерительных приборов, которые могли бы определить внешние влияния ЭМП (А.И. Павлов, 2002).

Кроме электромагнитных полей к физическим загрязнителям биосферы относятся и другие загрязнители.

Физическое загрязнение – это загрязнение, вызванное изменением физических параметров среды: температурно-энергетических (тепловое), волновых (световое, шумовое и электромагнитное), радиационных (радиационное и радиоактивное). Электромагнитное загрязнение, будучи формой физического загрязнения, очень опасно электромагнитным излучением, возникающим в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередач, радио, телевидения, работы некоторых промышленных и бытовых приборов). Рассматривая экологические аспекты электромагнитного загрязнения, необходимо помнить о естественном электромагнитном фоне Земли. Электромагнитные поля являются одним из постоянных элементов среды обитания человека и живых организмов. Геомагнитное поле Земли – это фактор окружающей среды, в условиях которого происходила эволюция организмов, оно воздействует на все живое. Например, в периоды магнитных бурь увеличивается число сердечно-сосудистых заболеваний у некоторой части населения.

Земля, как известно, обладает избыточным электрическим зарядом. По этой причине на её поверхности существует напряженность электрического поля 100–200 В/м (напряженность электрического поля хорошей погоды). При грозовой облачности напряженность на земной поверхности может достигать 10–20 кВ/м. Электромагнитное излучение в зависимости от длины электромагнитных волн обладает различной энергией: переменный ток, радиоволны, микроволны, а также тепловое (инфракрасное) и гамма-излучение. Особенно опасны для живых организмов излучения высоких энергий – рентгеновские и гамма-излучения; в меньшей мере – ультрафиолетовое и микроволновое. Электромагнитные излучения от объектов различного целевого назначения, созданные человеком, в сотни раз больше среднего естественного поля. По имеющимся данным, в настоящее время средняя ежедневная доза электромагнитных полей в 200 раз превышает природный фон, формируемый солнечной радиацией и другими естественными источниками. Ионизирующее воздействие излучения на человека и другие живые организмы может происходить в результате внешнего и внутреннего облучения. Внешнее облучение вызывают источники рентгеновского гамма-излучения, потоки протонов и нейтронов. Внутреннее облучение вызывают альфа и бета- частицы, которые попадают в организм человека через органы дыхания и пищеварительный тракт.

Основные источники ионизирующего облучения человека в окружающей среде и средние эквивалентные дозы облучения, мкзв/год:

Естественный фон:

космическое облучение 320 (300)

облучение от природных источников:

внешнее 350 (320)

внутреннее 2000 (1050)

Антропогенные источники:

медицинское обслуживание 400–700 (1500)

ТЭС в радиусе 20 км 3–5

АЭС в радиусе 10 км 1,3

Радиоактивные осадки (главным образом

последствия испытаний ядерного оружия

в атмосфере) 75–200

Телевизоры, дисплеи 4–5 на расcтоянии 1–2 м

Керамика, стекло 10

Авиационный транспорт на высоте 1 км 5 мкЗв/ч.

Для человека, проживающего в промышленно развитом регионе РФ, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000–3500 мкЗв/год (средняя на Земле – 2400). Предельно допустимая доза для профессиональных работников (категория А) равна 5×10³ мкЗв в год (С.В. Белов [и др.], 1999).

Электромагнитные поля, возникая при прохождении тока по проводам (технический переменный ток), также оказывают негативные воздействия на живые организмы. К таким источникам электромагнитных полей относятся магистральные линии электропередач переменного тока сверхвысокого напряжения (ЛЭП СВН 500, 750, 1150 кВ). Около 80 % ЛЭП размещены на пахотных угодьях, где периодически могут находиться люди, выполняющие сельскохозяйственные работы (вблизи или под ними). Расширение сети линий СВН выдвинуло серьезную экологическую проблему для окружающей природной среды, в том числе человека, животных и растений.

Кроме прямого воздействия ЭМП оказывают и косвенное влияние, наводя на проводящих объектах, изолированных от земли, высокий потенциал, зависящий от соотношения емкостей объекта на землю и на провода высоковольтных линий. Чем меньше емкость на землю, тем больше наведенный потенциал. Люди, как правило, носят обувь с изолированной подошвой и чем толще подошва, тем меньше емкость человека на землю и тем больше наводимый на него в поле линии СВН потенциал, который может достигать до 10 кВ. При приближении тела к заземленному предмету (например, ноги или руки к траве, ветке или дереву) происходит искровой разряд, сопровождаемый звуковым эффектом (потрескиванием) с протеканием импульсного тока через тело. Сопротивление в цепи разряда определяется переходным сопротивлением кожного покрова и сопротивлением травки или ветки, составляющих несколько МОм на 1 м длины ветки. В этих условиях максимум импульса тока, проходящего через человека, может достигать 100–200 мкА. Эти импульсы тока неопасны для здоровья человека, но они могут привести к вторичным травмам вследствие испуга и непроизвольного резкого движения.

Неприятные ощущения, связанные с непрерывно следующими друг за другом разрядами, приводят к тому, что копытные животные (копыта– прекрасный изолятор) предпочитают не находиться под трассами ВЛ СВН и не пересекать их в летнее время. Ток заметно увеличивается, если тело приближается к хорошо заземленному предмету. В данном случае максимум импульса тока определяется только переходным сопротивлением кожи и может достигать даже нескольких десятков ампер. Однако непосредственное воздействие таких импульсов тока из-за малой их длительности неопасно.

Опасное же воздействие тока возможно при соприкосновении тела человека с изолированными от земли механизмами. При соприкосновении человека с таким объектом через его тело будет протекать ток до тех пор, пока поддерживается контакт с объектом. При большой величине тока возможны мышечные судороги, а также вторичные травмы из-за непроизвольной двигательной реакции, особенно при проведении работ на высоте. Принято рассматривать раздельно влияния электрических и магнитных полей, так как они нормируются отдельно.

Кроме того, вредные воздействия магнитного поля проявляются при напряженностях около 150–200 В/м, они могут возникать на расстоянии 1,0–1,5 м от проводов фаз линии, но они опасны только при проведении работ под напряжением. Исследования в СССР на подопытных животных и людях-добровольцах, а также обследования эксплуатационного персонала подстанций 500 кВ показали, что для людей, длительно и регулярно находящихся под воздействием электрического поля, допустимые напряженности и длительности их воздействия не должны превышать значений, указанных в табл. 5.37.

Таблица 5.37. Допустимое время пребывания персонала в электрическом поле

При выполнении этих условий обеспечивается самовосстановление физиологического состояния организма в течение суток без остаточных явлений, а также функциональных или патологических изменений. Эти нормативы действительны, если только в остальное рабочее время работник находится в местах, где напряженность электрического поля меньше 5 кВ/м и исключена возможность воздействия на него электрических разрядов. При этом напряженность определяется на уровне головы человека (1,8 м над уровнем от поверхности земли). Необходимо отметить, что данные табл. 5.37 получены для периодического или длительного пребывания человека в зоне действия ЭМП, когда у него через 1–2 месяца выработается динамический стереотип восприятия поля. Единовременно допускаются и большие кратковременные воздействия электрического поля. При проектировании подстанций СВН должны определяться маршруты обхода для оперативных отключений, ремонтов и других работ.

На моделях или по программе на ЭВМ рассчитывается напряженность электрического поля в этих местах и возможная длительность работ, которые сравниваются с данными табл. 5.37. При невыполнении указанных условий применяются меры по экранированию рабочих мест следующими способами: устанавливаются тросовые экраны над дорогами, экранирующие козырьки и навесы над шкафами управления, вертикальные экраны между фазами и др. (А.Ф. Сорокин [и др.], 1980). Ввиду неточности существующих методов расчета (до 20–25 %) для такой сложной системы электрозащитных установок, как ОРУ подстанций СВН, после их пуска проводятся измерения напряженности поля в разных точках, после чего при необходимости экранная защита усиливается. При ремонтных работах применяют временные экраны.

Для линий сверхвысоких напряжений, вблизи которых возможно нахождение персонала посторонних организаций, а также нахождение местного населения, установлены следующие нормативы по допустимой напряженности под линией без определенной длительности нахождения: 20 кВ/м – для труднодоступной местности; 15 кВ/м – в ненаселенной местности; 10 кВ/м – пересеченной дорогами и 5 кВ/м в селитебной (жилой) зоне. Кроме того, нормируется допустимая напряженность на границах жилых застроек до 10 кВ/м, здесь допускается пребывание человека в течение суток при всей жизни. Норматив 15 кВ/м для населенной местности был получен из условия, что сельскохозяйственные работы выполняются временами, а работающие люди двигаются перпендикулярно к линии электропередачи и находятся в охранной зоне высоковольтных линий не более 1,5 ч. При переходе земель в частную собственность эти условия могут быть не соблюдены работающими и нормативы должны быть пересмотрены.

Так, например, в Польше и Болгарии для линий 750 кВ принят норматив 10 кВ/м, Германии и Японии – 5 кВ/м, США – от 7,5 до 12 кВ/м. Если согласно расчетам при габарите до земли, определяемом перенапряженностями, напряжение в сети под линиями 330 кВ не превышает 8,5 кВ/м, а под линиями 500 кВ –14 кВ/м и не вызывает затруднений при их сооружении в ненаселенном пункте, то для линий более высокого класса напряжений габарит до земли в той же местности определяется допустимым напряжением. Наибольшая напряженность поля наблюдается под линией СВН, и по мере удаления от нее она быстро падает. Соответственно зона наибольшего влияния из-за провисания проводов находится в середине пролета, а наименьшего – у опор, где высота подвеса проводов наибольшая и, кроме того, сказывается экранирующее действие самих опор. Исходя из этого дороги, прогон скота, пешеходные дорожки, линии связи и линии более низкого напряжения лучше всего размещать вблизи опор. В охранной зоне линии не разрешается размещать постоянные и временные жилые и производственные сооружения, а также регламентируется режим работы. Зона, в которой запрещается размещение школьных и молодежных лагерей и использование здесь труда подростков до 18 лет, считается санитарной (табл. 5.38, 5.39).

При пересечении линиями электропередач высокого напряжения дорог в случае необходимости для снижения напряженности поля проводится экранирование тросовыми экранами, выполненными из одного или двух тросов под каждой фазой, натянутых на железобетонных стойках и заземленных по концам. Тросовые экраны могут применяться и для снижения напряженности электрического поля на границах жилых застроек (у стен жилых зданий), тем более что повышение габарита проводов над землей снижает напряженность поля под линией, но повышает её за границами охранной зоны. Тросовые экраны из одного или нескольких расположенных в вертикальной плоскости тросов устанавливаются примерно в 10–20 м от зданий (А.Ф. Сорокин [и др.],1993).

Таблица 5.38. Границы санитарной зоны вдоль трасс ЛЭП СВН

Таблица 5.39. Санитарно-защитные зоны (СЗЗ) радиотелевизионных станций

Как уже ранее отмечалось, напряженности электрического поля под линиями при принимаемых обычно габаритах до земли для всех линий СВН значительно превышают допустимое значение для населенной местности – 5 кВ/м. Ввиду того, что этот норматив распространяется только для вновь строящихся линий, в перспективе станет затруднительным вывод таких линий от крупных тепловых и атомных электрических станций, особенно тех, которые расположены в городах и поселках, так как при этом потребуются по высоте габариты: 12 м –для 330 кВ/м; 16,5 м – 500 кВ/м; 22м – 750 кВ/м.

При наличии на шинах станций и выводах линий более низких напряжений в некоторых случаях может оказаться экономичным осуществление таких выводов в виде комбинированных линий, у которых под цепью более высокого напряжения расположена цепь более низкого напряжения с фазовым сдвигом напряжений на 120⁰ в результате изменения фаз нижней цепи (например, 330/110, 500/220 и 750/330 кВ). Возможно также использование линий с сильным сближением фаз, поскольку при сближении фаз максимальная напряженность поля уменьшается, несмотря на увеличение мощности. Такой прием позволяет уменьшить допустимый габарит до земли (А.Ф. Сорокин [и др.], 1983). В густонаселенной местности такие решения могут быть приняты для всей линии электропередач СВН, так как они не только снижают напряженность поля, но и повышают пропускную способность линии.

Вторым фактором, оказывающим существенное влияние на условия работы в охранной зоне, является ток, стекающий с проводящего, но изолированного объекта при прикосновении к нему. Данный ток должен быть безопасным для местного населения и обслуживающего персонала, причем необходимо учитывать возможность соприкосновения с этим током не только мужчин, но также женщин и детей. В РФ этот ток специально не нормируется, но часто используются американские данные, согласно которым смертельным с 1%-й вероятностью для мужчин является ток 9 мА, для женщин – 6,5 мА, детей – 4,5 мА. Стекающий ток при соприкосновении с телом человека зависит от напряжения линии и емкости объекта относительно линии, определяемой объемными параметрами объекта. Это можно определить соотношением:

I_пр = К_фц ∙ V ∙ E,

где К_фц – коэффициент формы объекта;

V – объем объекта;

Е – напряженность поля на уровне 1,8 м над землей.

Таким образом, величина стекающего тока пропорциональна напряженности поля и объему объекта. Так, например, при напряженности поля 15 кВ/м комбайн СК-4 с прицепом получает стекающий ток 7–8 мА, крупные автобусы – 5–6 мА, т.е. этот ток, может быть опасен для женщин и детей.

Есть некоторые сведения о положительном воздействии атмосферного электричества на рост и развитие растений. Как известно, атмосфере свойственен высокий электрический потенциал до 130 В на высоте 1 м в равнинных условиях, а также содержание положительных и отрицательных зарядов-аэронов. Атмосферное электричество оказывает влияние на жизнь растений, животных и человека. Догадка о влиянии атмосферного электрического тока на минеральное питание растений была высказана еще в 1924 г. З.И. Журбицким. В дальнейшем это было подтверждено опытами института физиологии растений АН СССР: при увеличении разности потенциалов между растениями и атмосферой усиливается процесс поглощения ими элементов питания из почвы и углекислого газа из воздуха. При увеличении разности потенциалов до 90 В урожай овса повышается на 51%, ячменя – 42 %, огурцов – 29 %, зеленой массы кукурузы – 35 %.

Электрический ток можно использовать для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. Опытным путем установлено, что при подаче на грунт в теплицу заряда 100–120 В сбор огурцов с каждого растения повышается на 30–50%, а созревание плодов наступает на 7–10 дней раньше по сравнению с контрольным вариантом. Доказана также возможность подачи положительных зарядов на капли дождя при дождевании, и поэтому увеличивалась продуктивность выращиваемых культур. Обеспечение электромагнитной безопасности работающих и населения при воздействии электромагнитных полей составляет значительную проблему в связи с возрастающим электромагнитным загрязнением окружающей среды.

Работающий персонал, осуществляющий эксплуатацию электропередачи сверх- и ультравысокого напряжения, в зависимости от характера трудовой деятельности подвергается воздействию комплекса следующих факторов производственной среды и трудового процесса: электромагнитные поля промышленной частоты (ПЧ), неблагоприятные микроклиматические условия, высокая тяжесть и напряженность трудового процесса.

Основными источниками ЭМП ПЧ, создаваемых деятельностью человека – это различные типы производственного и бытового электрооборудования воздушных линий СВН, которые характеризуются следующими значениями и величинами:

В процессе развития и жизнедеятельности человек испытывает влияние естественного электромагнитного фона, характеристика которого используется как источник информации, обеспечивающий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды. Исследованиями установлено, что живые организмы обладают исключительно высокой чувствительностью к электрическим и магнитным полям, параметры которых близки к естественным параметрам биосферы. Доказано, что электромагнитные поля (ЭМП) естественных источников (геомагнитные поля, атмосферные разряды, излучения звезд и Галактик) существенно влияют на формирование биологических ритмов. Выявлены достаточно достоверные взаимосвязи между солнечной геомагнитной активностью и ростом числа гипертонических кризов, инфарктов, миокарда, психопатологических расстройств и др.

Взаимодействие человека с ЭМП становится весьма актуальной проблемой в связи с интенсивным развитием радиосвязи и радиолокации, расширением сферы технологических операций, массовым распространением радиоэлектронных устройств.

Если 25–30 лет назад проблема защиты от электромагнитного облучения относилась в основном к производственным условиям (персонал РЛС), операторам технологических установок, то сегодня большинство населения живет фактически в ЭМП искусственной природы, обладающим сложной пространственной, временной и частотной структурой.

Искусственные источники создают ЭМП значительно больших интенсивностей, чем естественные. ЭМП искусственного происхождения играют определенную роль в развитии сердечно-сосудистых, онкологических, аллергитеческих заболеваний, болезней крови, а также могут оказывать влияние на генетическую структуру. При систематическом воздействии ЭМП вызываются выраженные изменения в состоянии здоровья населения, в том числе у лиц, профессионально не связанных с источниками ЭМП, причем эффекты воздействия слабоинтенсивных полей могут носить отдаленный характер. Отмечена высокая чувствительность и поражаемость нервной системы, хрусталика глаза, семенных желез у мужчин, выявлены нарушения функциональной регуляции всех звеньев эндокринного аппарата, нарушение липидного обмена, клеточных мембран, иммунной системы, гормонального статура и т.д.

Электромагнитные излучения антропогенных источников (электромагнитное загрязнение) представляют большую сложность с точки зрения как анализа, так и ограничения интенсивностей облучения.

Это вызвано следующими причинами:

1) в большинстве случаев невозможно ограничение выброса загрязняющего фактора ЭМП в окружающую среду;

2) невозможна замена данного фактора на другой, менее опасный;

3) неприемлем тот методический подход, который строится в ограничении ЭМП до природного фона;

4) вероятность долговременного воздействия ЭМП (сутки, месяцы, годы);

5) возможное воздействие на большое количество людей разного возраста и состояния здоровья;

6) трудно статически описать параметры излучений многих источников, распределенных в пространстве и имеющих различные режимы работы.

Проблема электромагнитной безопасности в настоящее время приобретает социальное значение. Ситуация осложняется тем, что органы чувств человека не воспринимают ЭМП до частот видимого диапазона, в связи с чем без соответствующей аппаратуры оценить степень опасности облучения практически невозможно.