Проблемы нормирования и инструментального контроля электромагнитного излучения мобильных телефонов

Аннотация

Мусаткина Б. В. Проблемы нормирования и инструментального контроля электромагнитного излучения мобильных телефонов В данной работе проведен сравнительный анализ российских и зарубежных норм и методик инструментального контроля электромагнитного излучения мобильных телефонов. Представлены результаты экспериментальных исследований уровней излучения сотовых телефонов стандартов связи GSM и Sky link.

Введение

Оценка вклада электромагнитных излучений сотовой связи в общую техногенную электромагнитную нагрузку на персонал является актуальной экологической и методологической проблемой. Для работников промышленных предприятий и железнодорожного транспорта, находящихся в зоне влияния электромагнитного поля (ЭМП) энергетических установок постоянного и переменного тока, контактной сети, электроподвижного состава, пользующихся компьютерной техникой и технологической служебной радиосвязью, электромагнитная нагрузка на организм (энергетическая экспозиция) является вредным производственным фактором, подлежащим контролю и оценке в рамках текущего производственного санитарного контроля и при аттестации рабочих мест по условиям труда.

Материалы исследований

По существующему в РФ порядку аттестации рабочих мест по условиям труда при оценке уровня электромагнитного изучения (ЭМИ) радиотелефонов служебной связи допускается заносить в карту аттестации рабочего места сведения из сертификата соответствия на партию приобретенных изделий. Подавляющее большинство представленных на рынке абонентских аппаратов (сотовых телефонов) — иностранного производства. Различие принципов гигиенического нормирования и методов измерений ЭМИ в России и за рубежом приводит к тому, что наличие официального сертификата на партию сотовых телефонов не является гарантией их безопасности.

Зарубежные производители сотовых телефонов следуют европейским или американским стандартам, устанавливающим допустимый уровень воздействия ЭМИ на организм по показателю SAR (Specific Adsorption Rate) — удельной поглощенной мощности, выраженной на единицу массы тела или ткани. Для определения SAR принята так называемая «тепловая методика». В единицах СИ SAR определяется в ваттах на 1 кг (Вт/кг); при этом оценивается тепловой эффект в биологической ткани (по аналогии с СВЧ‑печами, работающими в близком частотном диапазоне). Именно значение SAR как параметр безопасности обязаны приводить фирмы‑производители в техническом паспорте на изделие (сотовый телефон). В Европе SAR равна 2 Вт/кг (поглощенная мощность излучения приводится к 10ти г ткани органов человека), в Америке — 1,6 Вт/кг (при этом поглощенная мощность излучения приводится к 1 г ткани органов человека). Параметр SAR зависит от частоты (имеется в виду возможность излучения радиосигнала сотовым телефоном на частоте 900 или 1800 МГц); значение SAR на частоте 1800 МГЦ может быть в 2–3 раза меньше значения, определенного на частоте 900 МГц. Таким образом, в зависимости от того, по какому стандарту и на какой частоте проводилось определение SAR (американскому или европейскому), полученные значения SAR для одного и того же телефона будут различаться в 1,5–4,5 раза. Строго говоря, процедуры измерения SAR как прямого отсчета показаний датчиков (приборов) контроля не существует, это расчетный показатель, моделируемый для человека и лабораторных животных (ввиду ограниченности применения инвазивных методов измерений). Следует также учесть, что нормы SAR установлены по уровню нагрева тканей облучаемого организма на основании так называемых острых опытов с выраженными поражениями биологических объектов.

В России на частоте свыше 300 МГц до 300 ГГц (СВЧ‑диапазон, включая диапазон частот сотовой связи) измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), Вт/м², или вектор Пойнтинга. ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Допустимым считается уровень ЭМИ, не вызывающий статистически достоверного нарушения гомеостаза организма абонента (так называемый дотепловой, или информационный уровень воздействия). Предельно допустимый уровень (ПДУ) ППЭ сотового телефона составляет 100 мкВт/см² (при условии облучения не более 2‑х часов в сутки). ПДУ ППЭ базовых станций сотовой связи составляет 10 мкВт/см² в условиях круглосуточного воздействия.

Принятая в РФ нормируемая величина излучения устройств сотовой связи — ППЭ, мкВт/см2 — не учитывает наличие низкочастотных модуляций сигнала стандарта GSM (2, 8, 217 Гц). Упомянутые частоты сотовых аппаратов совпадают с частотами собственной, естественной биоэлектрической активности головного мозга человека, напрмер, частота 217 Гц совпадает с так называемым гамма‑ритмом мозга, 8,35 Гц — с альфа‑ритмом, а 2 Гц — с дельта‑ритмом. Следовательно, извне (из непосредственной близости) в головной мозг человека переносятся сигналы, которые способны взаимодействовать с внутренними биоэлектрическими процессами (например, путем резонанса) и тем самым нарушать его функции.

В РФ не разработаны ПДУ ЭМИ низкочастотного диапазона, за исключением ПДУ постоянных электрических и магнитных полей; ПДУ полей промышленной частоты 50 Гц; ПДУ ЭМИ дисплеев ПЭВМ в диапазонах 5–2000 Гц и 2–400 кГц. Специфической особенностью инструментального контроля ЭМИ ПЭВМ является применение дисковой антенны, имитирующей присутствие оператора вблизи источника излучения — дисплея, в то время как измерение уровней ЭМП других источников (включая радиотелефоны) должно проводиться по так называемой полевой методике в свободном пространстве, не искаженном присутствием объектов (людей). Строгий анализ показывает, что формирование электромагнитной волны сотового телефона (дециметровый диапазон) происходит в так называемой ближней зоне излучения у головы абонента (зоне индукции в соответствии с теорией электромагнитной совместимости). ЭМП в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющих поля, ответственных за излучение (электромагнитной волны). Для характеристики ЭМП в ближней зоне напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля Н (или плотность магнитного потока В) измеряются раздельно. На формирование ЭМИ влияют резонансные явления в голове и руке абонентов, обладающих различными для разных людей биоэлектрическими характеристиками (импедансом).

Таким образом, оценка ЭМИ радиотелефонов по величине ППЭ введена достаточно условно и не отражает реальные условия облучения пользователей. Исходя из вышеизложенного, в качестве ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) для сотовых телефонов можно принять нормы электромагнитной безопасности для компьютерных рабочих мест [1], включающие диапазон частот от 5 до 2000 Гц, а именно: на расстоянии 5 см от антенны телефона допустимые значения напряженности электрического поля — 25 В/м; плотности магнитного потока — 250 нТл.

Измерения ЭМИ проводились на кафедре Безопасность жизнедеятельности и экология Омского государственного университета путей сообщения в 2009-2010 годах в соответствии с [1, 2]. Оценка уровней излучения давалась по [1] (низкочастотный диапазон 5–2000 Гц) и [3].

В эксперименте исследовались уровни излучения 229‑ти мобильных телефонов стандарта связи GSM для четырех операторов связи GSM: MTS, Beeline, Tele 2, Megafon. Были сделаны измерения и расчеты показателей средней плотности потока энергии излучения ППЭ (мкВт/см2) и низкочастотных электрических и магнитных полей Е, В/м и В, нТл, генерируемых телефонами.

Результаты измерений показали следующее:

Максимальный уровень ППЭ фиксируется в режиме посылки вызова с аппарата абонента (до установления соединения и организации голосового канала, то есть ответа вызываемого абонента).

Наибольший уровень излучения зафиксирован у телефонов фирмы Nokia и при использовании SIM‑карты оператора связи MTS (ППЭ свыше 30,57 до 47,36 мкВт/см²).

Наименьший уровень излучения — у телефонов фирмы Motorola и при использовании SIM‑карты оператора связи Megafon (ППЭ свыше 7,91 до 14,64 мкВт/см²).

Уровень ЭМИ практически не меняется в зависимости от года разработки телефонного аппарата. Это связано с тем, что GSM‑сети дошли до предела своего развития, и дальнейшее снижение ППЭ ЭМИ возможно только с переходом на новые стандарты связи (WCDMA, CDMA), то есть на 3G или 4G сети. В России это оператор связи стандарта CDMA 450 МГц Sky Link, уровень ЭМИ аппаратов которого в 10–100 раз ниже.

Более 80 % обследованных сотовых телефонов генерируют низкочастотные электрические и магнитные поля, превышающие–ОБУВ. Максимальное зафиксированное превышение норм составило: по электрической составляющей до 90%, по магнитной — до 75 %.

Именно последние данные вызывают наибольшую тревогу в отношении полноты учета и изложения требований безопасности в существующих нормативных документах и методиках контроля ЭМИ радиотелефонов. Согласно [2, 3] сертификационные испытания радиотелефонов на соответствие ПДУ ЭМИ должны проводиться по полевой методике на расстоянии 34 см от аппарата, что не отражает реальные условия облучения пользователей. Кроме того, в настоящее время Министерство здравоохранения Российской Федерации в рамках программы Всемирной организации здравоохранения по исследованию электромагнитных полей намерено пересмотреть российские ПДУ ЭМИ сотовой связи и перейти на международные нормативы, то есть показатели SAR.

Заключение

В процессе гармонизации российских и зарубежных норм электромагнитной безопасности необходимо учесть наличие низкочастотной модуляции сигналов мобильных телефонов и базовых станций сотовой связи; согласовать подходы к установлению ПДУ (признать наличие нетеплового информационного воздействия); минимизировать системные погрешности, вносимые использованием принципиально различных методик контроля — тепловой (зарубежной) и полевой (российской); внести соответствующие поправки в методики сертификационных испытаний средств сухопутной подвижной радиосвязи. Это позволит в дальнейшем объективно учесть электромагнитную экспозицию персонала при оценке условий труда по степени вредности и/или опасности и разработать эффективные организационно-технические мероприятия по их улучшению.

Список использованной литературы

1. Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы. – М., 2003. – 22 с.
2. Методические указания МУК 4.3.1676-03 Гигиеническая оценка электромагнитных полей, создаваемых радиостанциями сухопутной подвижной связи, включая абонентские терминалы спутниковой связи. – М., 2003. – 66 с.
3. Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи. – М., 2003. – 39 с.