Дипломная работа на тему Формирование электромагнитной нагрузки в условиях городской среды

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное федеральное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

Кафедра биофизики

Дипломная работа

ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ НАГРУЗКИ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Научные руководители:

д. ф.- м. н., проф. Р.Г.Хлебопрос

Выполнил:

Студент Ю.В.Кочемарова

Красноярск 2011

Реферат

с.38, рис.4, табл. 14, библ. 20

В последней трети ХХ века стала актуальной и социально значимой проблема электромагнитного загрязнения крупных городов, к которым относится и г. Красноярск. Данная дипломная работа посвящена оценке вклада источников электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) в формирование электромагнитной нагрузки (ЭМН) на население.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в условиях населенных мест города электромагнитное загрязнение имеет нарастающий характер за счет увеличения числа передающих радиотехнических объектов (ПРТО), причем наибольший вклад в формирование ЭМН вносит система сотовой связи. Выполненные расчеты интенсивности ЭМИ РЧ позволили выделить наиболее загрязненные районы города, однако на территории населенных мест уровни электромагнитных излучений от ПРТО не превышают предельно-допустимый уровень, установленный санитарными правилами и нормами. Расчеты ЭМН показали значительный рост как коллективной, так и удельной коллективной нагрузок, несмотря на значительное уменьшение индивидуальной нагрузки.

Работа имеет большое научно-практическое значение, так как из ее результатов следует, что в предстоящие годы усилия специалистов в области санитарно-эпидемиологического надзора должны быть направлены на решение комплекса вопросов, связанных с оценкой воздействия ЭМИ РЧ на организм человека, а также на совершенствование санитарных правил и норм.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. обзор литературы

1.1 Источники электромагнитных излучений

1.2 Биологическое действие ЭМИ РЧ

1.3 Инструментальный контроль уровней ЭМП радиосредств

2. Материалы и методы

2.1 Метод оценки индивидуальной ЭМН

2.2 Метод оценки коллективной ЭМН

2.3 Методы расчетного прогнозирования уровней ЭМИ РЧ

3. Результаты и обсуждение

3.1 Анализ ПРТО г. Красноярска

3.2 Определение удельной мощности ПРТО г. Красноярска

3.3 Определение индивидуальной нагрузки

3.4 Определение коллективной нагрузки

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное использование электромагнитной энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последней трети ХХ века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды – электромагнитные поля техногенного происхождения [1, 2].

Источниками таких полей являются домашняя и офисная электротехника, линии электропередач (ЛЭП), электротранспорт, передающие радиотехнические объекты (ПРТО).

Основными источниками электромагнитных излучений радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) в окружающую среду служат антенные комплексы радиолокационных станций (РЛС), радио- и телерадиостанций, воздушные линии электропередач (ВЛ) и пр.

Современный крупный промышленный город является сложной многокомпонентной урбанизированной системой, которая меняет почти все компоненты природной среды, образуя среду техногенную. Характерной чертой электромагнитного загрязнения городов является его многочастотность и многофакторность [3], когда на определенный участок городской территории оказывают воздействие несколько источников излучения с различными частотами, интенсивностью и местами расположения. Говоря об электромагнитном загрязнении, следует отметить, что, если буквально 20 – 25 лет назад воздействию электромагнитных излучений (ЭМИ) значимых уровней подвергался ограниченный круг людей-профессионалов, то в настоящее время можно говорить об угрозе воздействия ЭМИ на все население [4].

Последние несколько лет характеризуются интенсивным развитием системы сотовой телефонной радиосвязи. Широкий выбор и качество предлагаемых телекоммуникационных услуг, а также доступная цена привели к тому, что на сегодня в мире насчитывается порядка 900 миллионов пользователей сотовой связью, из них более 140 миллионов – в России [5]. Широкое распространение получили новые функциональные источники ЭМИ РЧ – базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (РТ). На первый взгляд, уровни ЭМИ невысоки, но каков результат их воздействия на живой организм в многолетнем хроническом режиме, до сих пор не известно. Учеными разных стран были получены данные, приводящие к неоднозначным выводам и требующие дополнительного углубленного изучения на большой статистической выборке.

В крупных городах сложилась ситуация, когда суммарная мощность ЭМИ абонентских сетей и сетей БС сотовой связи приближается к мощности всех других ПРТО в диапазоне частот 300 МГц – 30 ГГц и в ближайшее время превысит ее [6]. Актуальность и социальная значимость этой проблемы для жителей г. Красноярска послужила причиной написания данной работы.

Целью дипломной работы явилась оценка вклада источников электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) в формирование электромагнитной нагрузки (ЭМН) на население г. Красноярска.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

– изучить распределение источников формирования электромагнитной нагрузки в условиях городской среды;

– заполнить электронную карту города для описания пространственного распределения источников излучения, структуры и уровня электромагнитного загрязнения по районам;

– рассчитать ЭМН, создаваемую ручными персональными радиотелефонами (РТ) системы сотовой связи, на население.

1. обзор литературы

1.1 Источники электромагнитных излучений

В соответствии с международной классификацией антропогенные источники электромагнитных полей (ЭМП) делятся на две группы:

группа 1 – источники, генерирующие так называемые крайне низкие и сверхнизкие частоты от 0 Гц до 3 кГц;

группа 2 – источники, генерирующие излучение в радиочастотном диапазоне от 30 кГц до 300 ГГЦ, включая микроволны (СВЧ-излучение) в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц.

К первой группе относят все системы производства, передачи и распределения электроэнергии (ЛЭП, трансформаторные подстанции, электростанции, системы электропроводки, различные кабельные системы); домашняя и офисная электро- и электронная техника; транспорт на электроприводе: ж/д транспорт и его инфраструктура; городской транспорт- метро, троллейбусы, трамваи.

Вторая группа источников отличается гораздо большим разнообразием как по назначению, так и по режимам излучения. Основную массу составляют так называемые функциональные передатчики – это источники ЭМП в целях передачи или получения информации, излучающие ее контролируемым образом в окружающую среду. Кроме них во вторую группу входят различное технологическое оборудование (50 Гц – 1 МГц), медицинские терапевтические и диагностические установки (20 МГц – 3 ГГц), средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы персональных компьютеров, телевизоры и др.). Характерные параметры источников ЭМП этой группы приведены в приложении 1.

К электромагнитным излучениям радиочастотного (или радиоволнового) диапазона относятся ЭМП с частотой от 3 Гц до 3000 ГГц (соответственно с длиной волны от 100000 км до 0,1 мм). В соответствии с международным регламентом радиосвязи в этом диапазоне выделяют 12 частотных поддиапазонов (приложение 2).

Источники ЭМИ РЧ широко используются в самых различных отраслях народного хозяйства (приложение 3)[7].

В последнее десятилетие приоритетным направлением в развитии телекоммуникационного рынка России и многих развитых стран стала сотовая связь. Сотовая связь состоит из сети БС и ручных персональных РТ.

В работе системы сотовой связи применяется принцип деления некоторой территории на зоны (так называемые соты) радиусом 0,5-2 км (в условиях городской застройки). В центре или узлах сот расположены БС, которые обслуживают РТ, находящиеся в зоне их действия. БС являются видом ПРТО и обеспечивают связь с РТ на частотах 400-2500 МГц [8]. Мощность излучения БС непостоянна во времени и зависит от количества абонентов, обслуживаемых БС в данный момент. Частота и вид модуляции зависит от стандарта системы сотовой связи. В России на сегодня действуют следующие стандарты: NMT-450, GSM-900/1800, CDMA, D-AMPS (приложение 4). Ручные телефоны сотовой связи имеют мощность от 0,2 до 7 Вт. Выходная мощность коррелирует с частотой, на которой телефон работает. Чем выше частота, тем ниже выходная мощность [9].

1.2 Биологическое действие ЭМИ РЧ

Основными источниками ЭМИ РЧ в окружающую среду служат антенные системы РЛС, радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радиосвязи, ВЛ и пр.

Современный этап характеризуется увеличением мощностей источников ЭМИ РЧ, что приводит к электромагнитному загрязнению окружающей среды и при определенных условиях может оказывать неблагоприятное влияние на организм человека.

Несмотря на большое число публикаций, посвященных изучению последствий воздействия ЭМП на биообъекты, до сих пор нет единого мнения о механизмах воздействия ЭМИ на живой организм. Только с помощью экспериментальных и клинических исследований можно оценить характер воздействия ЭМИ на организм человека.

Биологическому действию ЭМИ посвящены тысячи работ отечественных и зарубежных авторов. Поскольку подробное рассмотрение не представляется возможным, основное внимание будет уделено установленным закономерностям.

Накоплены сведения [10] о воздействии ЭМИ на такие процессы, как окислительное фосфорилирование, скорость транспорта ионов. Один из возможных механизмов действия магнитных полей – его ориентирующее действие на жидкие кристаллы клеточных мембран, что ведет к изменению их проницаемости.

Наиболее чувствительна к воздействию ЭМИ нервная система. Параметры электроэнцефалограммы изменяются при взаимодействии организма с внешними ЭМП. ЭМИ практически всех диапазонов оказывают дезактивирующее влияние на электрические процессы в коре и подкорковых образованиях головного мозга. Функционально это проявляется в изменениях простой двигательной реакции порога обонятельной чувствительности, памяти и внимания, соотношении между процессами возбуждения и торможения в центральной нервной системе (ЦНС), в замедлении выборки сложных динамических стереотипов. Следствием указанных отклонений на уровне целого организма являются повышенная утомляемость, головные боли, расстройство памяти и сна, раздражительность. По мнению ряда исследователей, механизм действия ЭМП различной частоты на организм является результатом опосредованного действия через ЦНС, но также возможно непосредственное влияние его на биохимические и биоэлектрические процессы в тканях и органах [11].

Значительно выражено гонадо- и эмбриотропное действие ЭМИ. Критериями оценки функциональных и патологических сдвигов со стороны производящей системы служат обычно морфологические изменения (дегенерация, пикноз клеточных элементов сперматогенного эпителия, изменения в соотношении клеточных форм, цитохимические сдвиги), гормональные нарушения эстральной и сперматогенной функции. Общее, что показывают многие исследования при воздействии ЭМИ на животных, – это снижение репродуктивной способности самок и тератогенные изменения у потомства, нарушение эстрального цикла, снижение функционального состояния сперматозоидов. Некоторые авторы даже считают, что функция производства женских половых гормонов очень чувствительна к ЭМИ [12].

Некоторые авторы к числу критических систем относят кроветворную. Система кровообращения отвечает на воздействие ЭМИ фазовыми реакциями тонуса сосудов (повышение и понижение артериального давления) и сердечного ритма. Наблюдаемые эффекты можно рассматривать не только как результаты непосредственного действия ЭМИ на систему кровообращения, но и как результат нарушения ее регуляции.

Биологическое действие ЭМИ зависит от частоты излучения, режима генерации (непрерывный, импульсный), условий воздействия на организм (постоянное, прерывистое; общее, местное; интенсивность; длительность).

Отмечено, что биологическая активность ЭМИ убывает с уменьшением частоты излучения. В свете сказанного понятно, что наиболее активными являются излучения сверхвысоких, крайне высоких и гипервысоких диапазонов радиочастот [7].

Наиболее интересным представляется исследование влияния ЭМП, создаваемых сотовыми телефонами (это мобильные приемо-передающие устройства, работающие в СВЧ диапазоне радиочастот (450-1800 МГц)). СВЧ диапазон отличается по своему воздействию на человека от более низких диапазонов радиочастот тем, что такие излучения обладают свойством непосредственного нагрева тканей организма [13].

При пользовании сотового телефона (СТ) мозг человека находится в непосредственной близости от источника модулированного ЭМП (антенна СТ располагается на расстоянии 2-5 см от головы человека). На первом месте по чувствительности к воздействию ЭМП, без сомнения, стоит нервная система (об этом свидетельствуют убедительные медицинские показания). Реакции на воздействия ЭМП радиочастот сходны вне зависимости от частотного диапазона. Во всех работах клинического плана авторы регистрировали у лиц, подвергающихся хроническому воздействию ЭМИ малой интенсивности, высокий в сравнении с контролем, уровень функциональных нарушений ЦНС. Это астенический, астеновегетативный синдромы, вегетативная дисфункция. Клинические данные указывают на неустойчивость эмоционального поведения и активного внимания, свидетельствующие о нарушении стабилизации ЦНС. Установлены типичные для хронического воздействия ЭМП расстройства в виде жалоб на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушения сна и памяти [14].

Основываясь на данных многолетних фундаментальных исследований по биоэффектам ЭМИ, можно прогнозировать у пользователей мобильными телефонами развитие других патологических изменений в организме. У контактирующих с ЭМИ чаще, чем в контрольной группе, диагностируются заболевания сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, снижение иммунитета, нарушения репродуктивной функции. У женщин регистрируются изменения менструального цикла и детородной функции в виде токсикозов беременности и самопроизвольных абортов. У мужчин наблюдается угнетение гормональной функции гонад. Указанные нарушения со стороны различных органов и систем рассматриваются специалистами, прежде всего, как следствие нарушения нервной регуляции [14].

Изменения в ЦНС подтверждаются данными электроэнцефалографических исследований. С увеличением продолжительности воздействия ЭМИ растет процент лиц с психической дезадаптацией. Однократное пятнадцатиминутное воздействие излучений мобильного телефона стандарта GSM приводит к активации коры головного мозга, продолжающейся после прекращения облучения. Авторы обосновано указывают на возможность негативного влияния на функцию мозга многократного воздействия ЭМИ СТ. Кратковременное воздействие излучений радиотелефонов GSM влияет на функцию мозга, в частности ускоряет время ответных реакций на предъявляемые стимулы [14].

К сожалению, наукой еще не изучены механизмы и отдаленные последствия воздействия модулированных ЭМИ сотовой связи. Однако анализ показывает, что имеющиеся данные о влиянии ЭМИ сотовых телефонов вписываются в общую картину имеющихся медицинских доказательств негативного влияния ЭМИ на здоровье человека.

1.3 Инструментальный контроль уровней ЭМП радиосредств

Электромагнитный мониторинг предполагает оценку (расчет и инструментальный контроль) электромагнитной обстановки в районе размещения излучающего средства на всех стадиях проектирования, строительства и реконструкции с целью контроля соответствия уровней ЭМП с действующими нормативами предельно допустимых уровней (ПДУ)[9].

Документами, регламентирующими методы и способы определения уровней ЭМП, являются методические указания (МУК) [14].

Нормативным документом, устанавливающим ПДУ ЭМИ РЧ для населения являются санитарные правила и нормы (СанПиН)[15, 16, 17].

Для измерений уровней ЭМП в диапазоне частот 300 МГЦ – 2400 МГц используются средства измерения, предназначенные для определения среднего значения плотности потока энергии (ППЭ).

Инструментальный контроль уровней электромагнитного поля производится с целью определения фактического состояния электромагнитной обстановки в районах размещения излучающих средств и служит средством оценки достоверности результатов расчетов.

Определение ППЭ ЭМИ от сотовых телефонов проводят по утвержденным методикам на аттестованных средствах измерения (перечень рекомендуемых измерительных приборов приведен в таблице приложения 5). При проведении измерений необходимо учитывать фоновые уровни ЭМИ и исключить возможность переизлучения.

Основным фактором, определяющим уровень ППЭ от РТ, является его мощность. Учитывая изменение мощности в зависимости от удаления от БС, целесообразно проводить измерения на максимальном расстоянии применительно к изучаемому населенному пункту. Допускается проведение измерений в стационарных условиях (в здании лаборатории) [18]. Контролируемый уровень ППЭ в диапазоне частот 300- 2400 МГц не должен превышать 3 мкВт/см2.

Результаты инструментального контроля интенсивности ЭМП, создаваемого сотовыми телефонами, приведены в приложениях 6, 7 и 8.

Для оценки ЭМН, создаваемой мобильными средствами связи, существует расчетный метод [19].

2. Материалы и методы

Расчетный метод оценки ЭМН, создаваемой мобильными средствами связи, заключается в определении индивидуальной и коллективной электромагнитных нагрузок [19].

Доза (нагрузка) – основная мера экспозиции, количественно характеризующая фактор, который воздействует на организм человека (индивидуальная доза) или население (коллективная доза).

Экспозиция – термин, обозначающий воздействие вредного фактора на индивидуальный организм или популяцию людей как с учетом количественной меры фактора, так и времени воздействия.

Расчет индивидуальной и коллективной доз ЭМИ при использовании средств мобильной связи проводится органами Госсанэпиднадзора в целях социально-гигиенического мониторинга и предприятиями связи при осуществлении производственного контроля для определения ЭМН.

2.1 Метод оценки индивидуальной ЭМН

Расчеты индивидуальной нагрузки (ИН), создаваемой ручными персональными РТ, производили по данным Санитарно-эпидемиологических заключений на различные типы средств мобильной связи, а также по результатам инструментальных измерений ЭМИ, проведенных испытательными лабораториями.

Определение ИН при использовании СТ проводили по показаниям измерительных приборов с учетом времени ведения переговоров.

Нормируемой величиной явился уровень энергетической экспозиции (ЭЭ), выраженный в (мкВт*ч/см2).

Учитывали как среднее, так и максимальное время ведения радиотелефонных переговоров в день, выраженное в часах. Соответственно вели расчет средней (ИНср) и максимальной (ИНмах) индивидуальной нагрузок.

Данные об уровне ИН использовали для оценки неблагоприятного воздействия ЭМИ на здоровье человека, для расчета средних величин и сравнительного анализа разных предприятий, оказывающих услуги связи, для построения динамического ряда за наблюдаемый период времени.

2.2 Метод оценки коллективной ЭМН

Определение коллективной нагрузки (КН), создаваемой средствами мобильной связи, проводили по данным расчета средней и максимальной индивидуальной нагрузок с учетом числа клиентов и персонала, выбранного для изучения предприятия связи, или суммарного количества пользователей изучаемого населенного пункта.

Расчет средней и максимальной коллективной нагрузок (КНср и КНмах) проводили по формуле:

КНср(мах) =ИН ср(мах) *n,

где n- число лиц, использующих мобильные средства связи.

Коллективная электромагнитная нагрузка выражается в (мкВт/см2)*ч*чел.

Результаты расчета коллективной электромагнитной нагрузки использовали для гигиенической оценки электромагнитной обстановки, для оценки динамических изменений за многолетний период наблюдения.

Для сравнительного анализа различных территорий проводили расчет удельной коллективной нагрузки (УКН) на 1 жителя изучаемого населенного пункта.

Динамические наблюдения позволили оценить меру влияния ЭМИ от сотовых телефонов на здоровье населения и сделать прогноз состояния популяционного здоровья.

2.3 Методы расчетного прогнозирования уровней ЭМИ РЧ

Определение уровней ЭМП производили с целью прогнозирования электромагнитной обстановки в местах размещения ПРТО. На основе данных технических параметров ПРТО: рабочая частота, мощность излучения, тип антенны, вид модуляции, место и условия расположения на территории города, – рассчитывали распределения ЭМП вокруг радиоисточников. Расчеты выполняли, используя методические указания (МУК 4.3.1677-03) [20], при помощи “Программного комплекса анализа электромагнитной обстановки” (ПК АЭМО).

Основное назначение ПК АЭМО – расчет уровней ЭМП в заданных точках или направлениях, а так же расчет и визуализация границ санитарно-защитных зон (СЗЗ) и зон ограничения застройки (ЗОЗ) вблизи строящихся, проектируемых и эксплуатируемых объектов радиосвязи, радио и телевизионного вещания, работающих в диапазонах частот 30 кГц – 300 ГГц. Результаты расчетов в ПК АЭМО представляются в виде графических, табличных и текстовых материалов.

3. Результаты и обсуждение

3.1 Анализ ПРТО г. Красноярска

электромагнитный излучение радиотелефон связь

На первом этапе исследования были изучены стационарные ПРТО. Была создана база данных, содержащая технические характеристики источников ЭМИ РЧ: рабочая частота, мощность излучения, тип антенны, вид модуляции, тип зданий, на которых размещались антенны, высоты размещения антенн, год ввода ПРТО в эксплуатацию. База данных представлена в табличном процессоре Ex и в программе Microsoft Access.

Информация об источниках ЭМИ РЧ за 2009 г, взятая из базы данных, представлена на рис. 1.

Проведенные исследования ЭМП радиочастотного диапазона (30 кГц – 300 ГГц) г. Красноярска показали, что наибольший вклад в формирование ЭМН селитебных зон города – 82,81% – вносит сотовая связь.

Для описания пространственного распределения источников излучения ЭМП были построены тематические слои карты г. Красноярска за 2009 г., на которых отмечены места установки ПРТО (использовались данные Роспотребнадзора по Красноярскому краю и ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае»). Вид электронной карты приведен на рис. 2.

Рис. 2. Карта г. Красноярска с нанесенными на ней источниками ЭМИ РЧ за 2009 г.

Наибольшее скопление источников ЭМИ РЧ наблюдается в Октябрьском, Железнодорожном и Центральном районах, наименьшее – в Ленинском районе.

3.2 Определение удельной мощности ПРТО г. Красноярска

Представлялось важным провести расчет удельной мощности ЭМИ ПРТО (мощности ЭМИ ПРТО на единицу площади) в каждом районе города (рис. 3), который позволил выделить приоритетные районы.

Рис. 3. Карта районов г. Красноярска. 1 – Октябрьский, 2 – Железнодорожный, 3 – Центральный, 4 – Советский, 5 – Свердловский, 6 – Кировский, 7 – Ленинский

Данные для расчета удельной мощности ЭМИ ПРТО в каждом районе города за последние несколько лет представлены в приложении 9.

Наибольшая удельная мощность установлена в Октябрьском районе города, где расположен наиболее мощный ПРТО – антенное поле Красноярского краевого телерадиопередающего центра по ул. Попова, на втором месте – Центральный район. Наименьшая удельная мощность наблюдается в Ленинском районе.

При изучении интенсивности ЭМИ были рассчитаны значения поля от каждого ПРТО с помощью “Программного комплекса анализа электромагнитной обстановки”. Результат одного из расчетов представлен на рис. 4.

М 1:2008

Рис. 4. ЗОЗ на высоте 22 м (пр. Мира, 1)

Расчеты показали, что в административных районах и в целом по городу уровни ЭМИ от ПРТО не превышают ПДУ для населения, установленные СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 [22], см. приложение 10.

3.3 Определение индивидуальной нагрузки

Исходными данными для определения индивидуальной электромагнитной нагрузки послужили результаты инструментальных измерений, представленные в приложениях 6, 7 и 8.

Для расчета ИН при использовании СТ учитывали официальные данные предприятий связи г. Красноярска о времени ведения радиопереговоров в среднем в день в расчете на одного пользователя. Данные представлена в табл. 1. Под максимальным временем понимали среднее время ведения переговоров персоналом предприятия связи, а под средним – абонентами (клиентами) предприятия связи.

Таблица 1 Время ведения радиотелефонных переговоров в среднем в день в расчете на одного пользователя в г. Красноярске

Годы

Время ведения переговоров (мин)

Максимальное

Среднее

2006

25

5

2008

120

30

2010

210

75

В соответствии с методом, описанным в п.2.1, был выполнен расчет средней и максимальной индивидуальной нагрузок, создаваемых различными мобильными средствами связи, за 2006, 2008 и 2010 гг. Также было определено среднее значение ИН с учетом того, что количество пользователей-профессионалов составляет 1% от всего населения. Результаты расчета представлены в табл. 2.

Таблица 2 Значения средней и максимальной индивидуальной нагрузок, создаваемых различными моделями РТ

Год

Тип телефона

Стандарт

ППЭ, мкВт/см2

Индивидуальная нагрузка, мкВт*ч/см2

ИНср

ИНмах

2006

Benefon Q

NMT-450

123.03

10.3

51.3

Ericsson DF338

D- AMPS

213.18

17.8

88.8

Ericsson T20s

D- AMPS

123.87

10.3

51.6

Motorola 3188

NMT-450

111.41

9.3

46.3

Siemens M35i

AMPS

117.01

9.8

48.8

Motorola W2335Q

NMT-450

112.74

9.4

47.0

Siemens S35i

AMPS

110.82

9.2

46.2

11.3

54.3

2008

Motorola V.66

900/1800

40.2

20.1

80.4

Nokia THR 850

900/1800

38.0

19.0

76.0

LG-510W

900/1800

24.0

12.0

48.0

Siemens S45

900/1800

30.4

15.2

60.8

Ericsson LX588

AMPS/DAMPS

58.1

29.1

116.2

Ericsson LX700

AMPS/DAMPS

65.8

32.9

131.6

21.4

85.5

2010

Motorola C650

GSM-900

6.6

8.2

23.0

Nokia 6230

GSM-900

5.8

7.2

20.2

Nokia 6600

GSM-900

8.9

11.1

31.2

Samsung SGH-X100

GSM-900

5.0

6.2

17.3

Siemens С55

GSM-900

6.9

8.6

24.0

Sony Ericsson T630

GSM-900

9.0

11.2

31.3

8.8

24.5

Данные табл. 1 и 2 свидетельствуют о том, что с 2006г., когда на телекоммуникационном рынке г. Красноярска только начали предоставляться услуги сотовой связи, по 2008 г. происходил рост среднего значения индивидуальной ЭМН, создаваемой мобильными средствами связи. Среднее значение ИНср (ИН для абонентов предприятия связи) выросло приблизительно в 1,9 раза, а среднее значение ИНмах(ИН для персонала предприятия связи) – в 1,1 раза. Это, очевидно, связано с существенным увеличением времени ведения радиопереговоров пользователями сотовой связи, т.к. к 2008 г. мощность производимых РТ значительно уменьшилась.

В период с 2008 г. по 2010 г. происходило снижение среднего значения индивидуальной ЭМН, хотя по-прежнему имело место увеличение времени ведения телефонных переговоров как абонентами предприятия связи, так и персоналом. Среднее значение ИНср уменьшилось примерно до 0,4 исходной величины, а среднее значение ИНмах – до 0,3. По – видимому, это связано с тем, что ведущими компаниями-производителями выпускаются телефоны все меньшей мощности, в то время как продолжительность переговоров начинает выходить на стационарный уровень.

В целом к 2010 г. по сравнению с исходным 2006 г., когда на рынке услуг связи г. Красноярска появились первые радиотелефоны сравнительно большой мощности, среднее значение как ИНср, так и ИНмах уменьшилось соответственно до 0,8 и 0,5 первоначальной величины. За этот период произошло существенное увеличение времени ведения переговоров пользователями сотовой связи. Кажущееся парадоксальным уменьшение ИН можно связать со значительным понижением мощности (а, значит, и уровня ППЭ) производимых РТ.

3.4 Определение коллективной нагрузки

Исходными данными по определению коллективной ЭМН являются значения средней ИН, представленные в табл. 2, а также официальные данные предприятий связи о количестве пользователей в г. Красноярске за 2006, 2008 и 2010 гг. (табл. 3).

Таблица 3 Данные о населении и количестве пользователей сотовой связи г. Красноярска в 2006, 2008 и 2010 гг.

Категория

Годы

2006

2008

2010

Население, тыс.чел.

873,9

912,8

918,3

Количество пользователей, тыс. чел.

0,7

519,0

788,9

В соответствии с методом, описанным в п.2.2, был проведен расчет коллективной нагрузки, а также расчет удельной коллективной нагрузки на одного жителя г. Красноярска. При расчете УКН использовали данные о населении г. Красноярска за 2006, 2008 и 2010 гг. (табл. 3). Результаты расчетов представлены в табл. 4.

Таблица 4 Коллективная и удельная коллективная нагрузки, создаваемые средствами мобильной связи, для г. Красноярска за 2006, 2008 и 2010 гг.

Нагрузка

Годы

2006

2008

2010

КН, (мкВт/см)2*ч*чел

7,9*103

11,1*106

6,9*106

УКН, (мкВт/см)2

9,1*10-3

12,2

7,6

Как видно из табл. 3 и 4, за последние 9 лет произошел значительный рост как коллективной, так и удельной коллективной нагрузок. С 2006г. по 2010 г. КН увеличилась в 873,4 раза, а УКН – в 835,2 раза. Причиной явилось значительное увеличение числа пользователей мобильными телефонами (рост числа предприятий, оказывающих услуги радиосвязи) за этот период.

К 2010 г. число абонентов сотовой связи незначительно выросло по сравнению с 2008 г. и стало максимально приближенным к числу жителей города. Тем не менее за этот период коллективная и удельная коллективная нагрузки ощутимо снизились (6,9*106 против 11,1*106 (мкВт/см)2*ч*чел, 7,6 против 12,2 (мкВт/см)2*ч). Возможно, это в свою очередь является следствием уменьшения ИН за счет понижения мощности производимых РТ.

Увеличение УКН свидетельствует об угрозе воздействия ЭМИ не только на пользователей сотовыми телефонами, но и на все население.

ВЫВОДЫ

1. Наибольший вклад в формирование ЭМН в условиях населенных мест

2. г. Красноярска вносит сотовая связь, при этом электромагнитное загрязнение имеет нарастающий характер.

3. Наиболее загрязненными районами являются Октябрьский, Центральный и Железнодорожный. Наименьшее загрязнение зафиксировано в Ленинском районе. Уровни ЭМИ от ПРТО на территории населенных мест не превышают ПДУ.

4. Среднее значение ИН в 2010 г. ниже, чем в 2006 г., в результате понижения мощности производимых РТ. КН в 2010 г. значительно выше, чем в 2011 г., в результате резкого увеличения числа пользователей РТ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ЛЭП – линии электропередач

ПРТО – передающий радиотехнический объект

ЭМИ РЧ- электромагнитное излучение радиочастотного диапазона

РЛС – радиолокационные станции

ВЛ – воздушные линии электропередачи

ЭМИ – электромагнитное излучение

БС – базовые станции

РТ – радиотелефоны

ЭМН – электромагнитная нагрузка

ЭМП – электромагнитное поле

СВЧ – сверхвысокие частоты

ЦНС – центральная нервная система

СТ – сотовый телефон

ПДУ – предельно-допустимый уровень

МУК – методические указания

СанПиН – санитарные правила и нормы

ППЭ – плотность потока энергии

ИН – индивидуальная нагрузка

ЭЭ – энергетическая экспозиция

ИНср – средняя индивидуальная нагрузка

ИНмах – максимальная индивидуальная нагрузка

КН – коллективная нагрузка

КНср – средняя коллективная нагрузка

КНмах – максимальная коллективная нагрузка

УКН – удельная коллективная нагрузка

ПК АЭМО – программный комплекс анализа электромагнитной обстановки

СЗЗ – санитарно-защитная зона

ЗОЗ – зона ограничения застройки

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колесник А.Г. Электромагнитный фон и его роль в проблеме охраны окружающей среды и человека // Изв. ВУЗов. Физика, 2008. – с. 8. – С. 102-112.

2. Электромагнитное загрязнение окружающей среды и здоровье населения России / Под ред. А.К.Демина. Доклад по политике в области здоровья. – М.: Российская ассоциация общественного здоровья, 2006. – 91 с. – Библиография – 608 ист.

3. Коробченко А. Поле, электромагнитное поле…//Телеком-пресс № 15, 2006 г., – с. 16.

4. http://cdma.russdo.ru

5. Худницкий С., Мошкарев Е., Фоменко Т., // Медицина труда и промышленная экология, 2007. – № 9. – С. 9 – 12.

6. Голышко А. В., Сомов А. Ю. Проблемы эколого-технического развития сетей сотовой связи // Вестник связи – 2008. – № 10. – С. 60 – 69

7. Физические факторы. Эколого-гигиеническая оценка и контроль, -М.: Медицина, 2007. – 325 с.

8. Персон Т., Торневик К. Мобильная связь и здоровье человека // Мобильные телекоммуникации , 2008. – № 1. – С. 25 – 30.

9. Демин А.К., Демина И.А. «Грязные» электромагнитные технологии опасны для здоровья //Электромагнитное загрязнение окружающей среды и здоровье населения России / Серия докладов по политике в области охраны здоровья населения, 2006. – 91 с.

10. Кашкалда Д.А., Пащенко Е.А., Зюбанова Л.Ф.//Медицина труда и промышленная экология, 2007- № 10. – С. 14-17.

11. Думанский Ю.О., Сердюк А.Н., Лось И.П. Влияние электромагнитных полей радиочастот на человека.- Киев, Здоровье, 1975.

12. Механизмы биологического действия электромагнитных излучений. Тез. докл.- Пущино, 1987.

13. Проблема воздействия электромагнитных полей сотовой связи на организм человека // Санитарный врач, 2008. – № 11. – С 85 – 89.

14. Никитина В.Н. Обеспечение безопасности и охрана здоровья населения в условиях воздействия ЭМП сотовой связи // Сотовая связь и здоровье: медико-биологические и социальные аспекты / Материалы Международной научно-практической конференции, 20 – 22 сентября 2008 г., Москва; Материалы заседания Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений, 26 февраля 2008 г., Москва. – Москва, 2008. – 221 с.

15. Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающихрадиотехнических объектов. Санитарные правила и нормы (СанПиН 2.1.8/2.2.4. 1383-03),-М., Госкомсанэпиднадзор России, 2008.

16. Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи. Санитарные правила и нормы (СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03), -М., Госкомсанэпиднадзор России, 2008.

17. Электромагнитные поля в производственных условиях. Санитарные правила и нормы (СанПиН 2.2.4.1191-03), -М., Госкомсанэпиднадзор России, 2008.

18. Гигиеническая оценка электромагнитных полей, создаваемых радиостанциями сухопутной подвижной связи, включая абонентские терминалы спутниковой связи. Методические указания (МУК 4.31676-03) – М., Госкомсанэпиднадзор России, 2008.

19. Гигиеническая оценка коллективной и индивидуальной электромагнитной нагрузок, создаваемой мобильными средствами связи. Методические рекомендации.- М., Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2008. – 16 с.

20. Определение плотности потока энергии электромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне частот 300 МГц-300ГГц. Методические указания (МУК 4.3.1677-03), – М., Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2008. – 18 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Характерные параметры источников ЭМП диапазона 30 кГц-300 ГГц*

Мощность источника

от 10 до 100кВт

от 1 до10 кВт

от 10 до 1000кВт

от 5 до 30Вт

от 100 1до 50кВт

от 1 до 100 кВт

от 10 до 100 кВт

200Вт-20кВт

200Вт-20кВт

Характеристика ЭМП

90В/м

450В/м

121В/м

27,5В/м

300мкВт/см2

10В/м

5-20мкВт/см2

50 мкВт/см2

< 2мкВт/см2

0,1-10мкВт/см2

<250мкВт/см2

<10мкВт/см2

Расстояние от точки излучения

300м

50м

50м

220м

10см

1,5км

1,5км

В зоне действия системы

0,1-1,0км

10м

Частота

130-285кГц

415-1606,5кГц

3,95-26,1МГц

400-1800МГц

47-68МГц

174-230МГц

470-890МГц

87,5-108Гц

0,9-10ГГц

1-10ГГц

9-35ГГц

Источники излучения

Радиостанция НЧ

Радиостанция СВ

Радиостанция КВ

Мобильные телефоны

Телевизионные передатчики

Радиостанция FM

Система охраны

Радиолокаторы стационарные

Радиолокационные системы службы слежения авиационные

По данным международного комитета от неионизирующих излучений, 2006г.

Приложение 2

Международная классификация электромагнитных излучений по диапазонам частот и волн

№ диапазона

Диапазон радиочастот

Границы диапазона

Диапазон радиоволн

Границы диапазона

1

Крайние низкие, КНЧ

3-30Гц

Декамегаметровые

100-10мм

2

Сверхнизкие, СНЧ

30-300Гц

Мегаметровые

10-1мм

3

Инфранизкие, ИНЧ

0,3-3кГц

Гектокилометровые

1000-100км

4

Очень низкие, ОНЧ

3-30кГц

Мириаметровые

100-10км

5

Низкие частоты, НЧ

30-300кГц

Километровые

10-1км

6

Средние, СЧ

0,3-3МГц

Гектометровые

1-0,1км

7

Высокие частоты, ВЧ

3-30МГц

Декаметровые

100-10м

8

Очень высокие, ОВЧ

30-300МГц

Метровые

10-1м

9

Ультравысокие, УВЧ

0,3-3ГГц

Дециметровые

1-0,1м

10

Сверхвысокие, СВЧ

3-30ГГц

Сантиметровые

10-1см

11

Крайне высокие, КВЧ

30-300ГГц

Миллиметровые

10-1мм

12

Гипервысокие, ГВЧ

300-3000Ггц

Децимиллиметровые

1-0,1мм

Приложение 3

Применение электромагнитных излучений радиочастотного диапазона

Частотно-волновая характеристика

Применение: технологический процесс, установка, отрасль

Частоты (f)

Длины волн (л)

0,3-3кГц

1000-100км

Электроприборы, в том числе бытового назначения, ВЛ, трансформаторные подстанции, радиосвязь, научные исследования, специальная связь

3-30кГц

100-10км

Радиосвязь, электропечи, индукционный нагрев металлов, физиотерапия

30-300кГц

10-1км

Сверхдлинноволновая радиосвязь, индукционный нагрев металлов, физиотерапия, УЗ-установки, видеодисплейные терминалы (ВДТ)

0,3-3МГц

1-0,1км

Радионавигация, связь с морскими и воздушными судами, длинноволновая радиосвязь, индукционный и диэлектрический нагрев металлов, медицина

3-30МГц

100-10м

Радиосвязь и радиовещание, международная связь, диэлектрический нагрев, медицина, установки ЯМР, нагрев плазмы

30-300МГц

10-1м

Радиосвязь, телевидение, медицина (физиотерапия, онкология), диэлектрический нагрев металлов, установки ЯМР, нагрев плазмы

0,3-3ГГц

1-0,1м

Радиолокация, радионавигация, радиотелефонная связь, телевидение, микроволновые печи, физиотерапия, нагрев и диагностика плазмы

3-30ГГц

10-1см

Радиолокация, спутниковая связь, метеолокация, радиорелейная связь, нагрев и диагностика плазмы, радиоспектроскопия

30-300ГГц

10-1мм

Радары, спутниковая связь, радиометеорология, медицина (физиотерапия, онкология)

Приложение 4

Диапазон частот и излучаемая мощность сотовых телефонов.

Стандарт

Диапазон используемых частот

Излучаемая мощность телефонов

Аналоговый

NMT-450

455-470 МГц

1-2 Вт

AMPS

820-895 МГц

0.6-0.7 Вт

Цифровой

D- AMPS

820-895 МГц

0.2 Вт

CDMA

820-895 МГц

0.6-0.7 Вт

GSM-900

890-965 МГц

0.25 Вт

GSM-1800 (DCS)

1710-1880 МГц

0.125 Вт

Приложение 5

Перечень приборов, рекомендуемых для измерения ППЭ

Тип измерительного прибора

Измеряемый диапазон частот

Пределы измерений

Относительная погрешность

Производитель, поставщик прибора

П3-15/16/17

0,01–300 МГц

1–3000 В/м

±3 дБ

СКБ РИАП (Россия)

П3-21

0,01–300 МГц

1–1000 В/м

±2,5 дБ

СКБ РИАП (Россия)

П3-22

0,01–300 МГц

1–1000 В/м

±2,5 дБ

СКБ РИАП (Россия)

ИПМ-101

0,03–1200 МГц

1–500 В/м

± 20-40 %

НПП «Доза» (Россия)

П3-18/19/20

0,3–39,65 ГГц

0,32-3200 мкВт/см2

±3 дБ

СКБ РИАП (Россия)

П3-18А/19А

0,3–40 ГГц

0,9-3200 мкВт/см2

±3 дБ

СКБ РИАП (Россия)

П3-30

0,3–40 ГГц

3-30000 мкВт/см2

±2,5 дБ

СКБ РИАП (Россия)

EMR-20/30

0,1–3000 МГц

0,8-800 В/м;

0,17-170000 мкВт/см2

±3 дБ

«Wandel & Goltermann» (Германия)

EMR-200/300

0,1-18000 МГц

1–1000 В/м;

0,27-265000 мкВт/см2

±3 дБ

«Wandel & Goltermann» (Германия)

Могут быть использованы также другие приборы с характеристиками, удовлетворяющими требованиям настоящих методических указаний.

Приложение 6

Результаты испытаний радиотелефонов, выполненных Центром электромагнитной безопасности в 2006г.

Фирма производитель

Модель сотовых телефонов

Стандарт

Результаты тестирования, мкВт/см2

Benefon

Q

NMT-450

123.03

Ericsson

DF338

D- AMPS

213.18

Ericsson

T20s

D- AMPS

123.87

Motorola

3188

NMT-450

111.41

Siemens

M35i

AMPS

117.01

Motorola

W2335Q

NMT-450

112.74

Siemens

S35i

AMPS

110.82

Приложение 7

Результаты инструментального контроля интенсивности ЭМП, создаваемого сотовыми телефонами, произведенного в рамках санитарно-эпидемиологической экспертизы за 2008 г. специалистами Центра Госсанэпиднадзора в г. Москве (предоставлены Главным государственным санитарным врачом по г. Москве, письмо №9-513 от 03 сентября 2008 г.)

Фирма производитель

Страна изготовитель

Модель сотовых телефонов

Стандарт

Результаты тестирования, мкВт/см2

Alcatel Business Systems

Франция

BF3 (ONE TOUCH310)

900/1800

33.5/5.5

Motorola

Германия

V.66

900/1800

40.2/27.8

Nokia Corp, Nokia Mobile Phones Ltd

Финляндия

Nokia THR 850

900/1800

38.0

LG Electronic Inc.

Корея

LG-510W

900/1800

24.0

Siemens AG

Германия

S45 (S30880-S5100)

900/1800

30.4/11.7

Ericsson

Мексика

LX588

AMPS/DAMPS

58.1/18.3

США

LX700

AMPS/DAMPS

65.8/20.4

Примечание: в результатах тестирования через дробь указаны результаты измерений на 900/1800 МГц. Одна указанная цифра показывает уровни ППЭ во всем СВЧ-диапазоне без разделения на 900 МГц и 1800 МГц.

Приложение 8

Результаты измерений интенсивности ЭМП, создаваемого сотовыми телефонами, выполненных испытательной лабораторией Центра электромагнитной безопасности за 2010 г.

№ п/п

Компания-производитель, наименование модели

Максимальные зафиксированные значения ППЭ, мкВт/см2

стандарт GSM-900

стандарт GSM-1800

1

Benefon Q

12.56

1.79

2

Ericsson R520m

4.19

1.08

3

Motorola C115

5.84

1.28

4

Motorola C650

6.58

1.21

5

Motorola RAZR V3

12.59

3.84

6

Motorola V600

7.86

2.31

7

Nokia 6230

5.78

1.96

8

Nokia 6600

8.91

1.64

9

Nokia 8210

11.34

2.17

10

Samsung SGH-D500

5.50

2.44

11

Samsung SGH-E600

5.56

1.38

12

Samsung SGH-X100

4.95

1.35

13

Siemens С55

6.87

2.47

14

Siemens СХ75

6.72

0.95

15

Siemens ME45

8.99

0.93

16

Sony Ericsson T630

8.95

1.35

17

Sony Ericsson W800i

7.21

1.19

18

Sony Ericsson Z200

7.44

6.83

Приложение 9

Величина удельной мощности ЭМИ ПРТО, рассчитанная для районов г. Красноярска, за несколько лет

Название района

Площадь, км2

Мощность от источников ЭМИ РЧ, Вт

Удельная мощность,

Вт/ км2

2008

2009

2010

2008

2009

2010

1

Октябрьский

33,3

483874

571851

623318

14535,1

17177,9

18723,9

2

Железнодорожный

11,0

3657

4322

4884

332,5

393,0

444,1

3

Центральный

13,4

8384

9908

11394

625,2

738,9

849,7

4

Советский

56,4

6268

7407

8667

111,1

131,3

153,6

5

Свердловский

51,5

5408

6392

7287

105,0

124,1

141,4

6

Кировский

9,8

1194

1411

1566

121,7

143,8

159,6

7

Ленинский

38,3

2378

2810

3260

62,0

73,3

85,0

Приложение 10

Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ для население (непрерывное действие)

Диапазон частот, МГц

0,03-0,3

0,3-3

3,0-30

30,0-300

300,0-300000

Нормируемый параметр

Напряженность электрического поля, Е (В/м)

Плотность потока энергии, ППЭ (мкВт/см2)

ПДУ напряженности электрического поля, В/м

25

15

10

3*

10

*Кроме телевизионных станций, ПДУ излучения которых дифференцированы в зависимости от частоты и составляют от 2,5 до 5 В/м

Поделиться статьёй
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в vk
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Дмитрий Аксёнов
Дмитрий Аксёнов

Ещё статьи

Образец оформления дипломной работы

С точки зрения ГОСТов дипломная работа относится к широкой категории «текстовых работ». По крайней мере так считают вузы, которые отсылают студентов к стандартам, регламентирующие оформление

Читать полностью »
Этапы исследования в дипломной работе с примерами

Написание дипломной работы базируется на проведении исследования. Это сложный творческий процесс, подразумевающий сбор информации, изучение актуальной проблемы, ее состояния, подбор методов исследования, а также проведение

Читать полностью »
Как оформить цитату в дипломе

Написание дипломной работы невозможно без использования цитат в тексте. Это научное исследование построено на анализе работ известных авторов и вынесении собственного суждения. Поэтому важно знать,

Читать полностью »
Нет времени делать работу? Закажите!
Вид работы
Тема
Email

Отправляя форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой ваших персональных данных.