Электромагнитная обстановка в мегаполисе - современные тренды формирования и нерешенные проблемы экологии и здравоохранения

О. Григорьев                                                                                                                               Центр электромагнитной безопасности (ЦЭМБ), Российский национальный комитет по защите от неионизирующих излучений

В.Меньшиков                                                                                                                            Центр экологической политики и культуры России

 

Каждый этап технического прогресса имеет свой доминирующих фактор загрязнения окружающей среды - сначала это была угольная сажа паровых машин, затем выхлопы автомобилей, ионизирующая радиация и оксиды серы. В 1996 году  Всемирная организация здравоохранения впервые ввела понятие "электромагнитное загрязнение окружающей среды", которое емко и точно отражает формирующийся новый тренд - именно этот физический фактор сопутствует современному витку технико-экономической политики, основанной на передаче информации. Одновременно материалы Программы ООН по защите окружающей среды (UNEP) и проекта ВОЗ «EMF International Project» подчеркивают, что электромагнитное поле (ЭМП) является биологически активным, биотропным фактором в определенных условиях способным вызывать патологические изменения в функционировании организма человека.

Настоящая статья посвящена анализу источников ЭМП, возникших и получивших наиболее широкое распространение в последнее десятилетие в современных городских условиях мегаполиса, оценке их возможной опасности для городского населения и работающих, профессионально не связанных с эксплуатацией источников ЭМП. При подготовке статьи использованы результаты измерений электромагнитного поля на территории г. Москвы, выполненных Центром электромагнитной безопасности. 

Рассматривая вопрос о состоянии электромагнитной обстановки в мегаполисе, целесообразно напомнить "реперные точки" истории гигиенического нормирования.

Первая в нашей стране серия исследований биологического действия переменного электромагнитного поля была начата в 1895 году профессором В.Я. Данилевским, фактически одновременно с изобретением беспроволочного телеграфа А.С.Поповым. Уже тогда было показано, что нерв непосредственно реагирует на внешнее ЭМП. Однако систематические исследования биоэффектов ЭМП были начаты в начале 20-х годов, в то время они носили скорее академический характер. И именно уже тогда был поставлен вопрос – имеется ли значимое для развития патологии специфическое биологическое действие ЭМП малой интенсивности или только тепловое действие способно привести к значимым эффектам. Впервые вопрос о безопасном уровне ЭМП для населения был поставлен на обсуждение научной общественности в начале 1960х годов.

Основы комплекса обязательных  санитарно-гигиенических нормативов для электромагнитных полей (ЭМП) созданы в нашей стране в 1960 − 1980-х годах. При этом, безусловно, учитывался состав и качественные характеристики источников ЭМП, характерных для того периода времени. Первый в СССР обязательный предельно-допустимый уровень ЭМП диапазона частот от 3 до 30 МГц для населения был установлен только в 1968 году и составлял 0,2 В/м.

Постановлением Комиссии Президиума Совета Министров СССР и Госкомитета СССР по науке и технике от 23-11-1984 №393/666 на период от 1984 по 2005 годы был утвержден "План-график научно исследовательских работ, направленных на разработку гигиенических и технических мероприятий, связанных с размещением передающих радио, телевизионных и радиолокационных станций". Задействовалось 17 заинтересованных министерств и ведомств СССР, ставилась задача обеспечить баланс научно обоснованных санитарно-эпидемиологических требований к условиям контакта населения страны с источникам ЭМП и тенденций промышленно-технологического развития, а также оборонного комплекса СССР. Фактически первым практическим результатом стала разработка Временных санитарных норм и правила защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых радиотехническими объектами (ВСН № 2963-84).  Формально ВСН № 2963-84 был обновлен только в 1996 году, когда были выпущены санитарные нормы СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 "Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)". Однако этот документ полностью сохранил предельно допустимые уровни  (ПДУ) воздействия, установленные для населения в предыдущем, в том числе сохранен ПДУ 10 мкВт/см2 для частотного диапазона 300 МГц – 300 ГГц. В том же 1996 году в Москве был выпущен региональный нормативный документ, "Санитарные правила и нормы защиты населения г. Москвы от электромагнитных полей передающих радиотехнических объектов",  МСанПиН  № 6-96, который распространял свою юрисдикцию только на г.Москву. В диапазоне 300 МГц – 300 ГГц для населения Москвы был установлен ПДУ ЭМП на территории жилой застройки 3 мкВт/см2, в зданиях жилого и гражданского назначения 2 мкВт/см2. Региональный московский СанПиН потерял свое юридическое значение в 1999 году после вступления в действие Федерального закона "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения"  №52-ФЗ от 30 марта 1999 г.

Следующая по времени редакция комплекса Санитарных норм для ЭМП РЧ произошла в 2003 году, когда были введены СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 "Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов" и СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 "Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи". Однако, как мы и отмечали выше, ПДУ ЭМП РЧ для населения из временных санитарных норм 1984 года перешли без изменений в эти документы. Все эти годы редакция касалась частотно-зависимого ПДУ телепередатчиков, убирая ее и вводя вновь, при том, что принципиальные и базовые величины ПДУ сохраняются в неизменности почти 30 лет.

Однако за последние годы произошли принципиальные качественные изменения в структуре и характере источников ЭМП. В 1960 − 1980-х годах в качестве основных источников ЭМП радиочастотного диапазона, имеющих значение для гигиенических условий проживания населения, рассматривались передающие объекты теле- и радиовещания, а также радиолокационные станции.  Эти источники были относительно малочисленны: в СССР в 1975 году электромагнитную обстановку для населения в целом формировали 1280 вещательных передатчиков, из которых 2/3 относились к малой мощности, при этом обеспечивалось радиопокрытие только для 75% населения страны. Они были достаточно локализованы, при этом общей тенденцией было стремление к выносу источников с селитебных территорий. В 1977 году сотрудниками Киевского институту коммунальной гигиены был сделан прогноз, что в перспективе условия облучения ЭМП населения и работающих сблизятся, а это потребует новых подходов к обеспечению безопасности. К сегодняшнему дню этот прогноз в значительной мере оправдался. Начиная с середины 90х, возникли принципиально новые виды источников ЭМП, связанные в первую очередь с изменениями структуры средств передачи и обработки информации. Особенность этих источников в том, что при относительно небольшой мощности они максимально приближены к населению, их совокупное количество исчисляется десятками тысяч и миллионы людей находятся в зоне действия создаваемых ими ЭМП.

Одним из основных направлений комплекса исследований при санитарно-эпидемиологическом нормировании ЭМП является гигиеническая оценка условий проживания населения, то есть определение фактически существующих интенсивностей ЭМП. Измерения ЭМП проводили в диапазоне промышленной частоты 50 Гц и в радиочастотном диапазоне 300 кГц – 3 ГГц более чем на 1500 источниках в Москве. Для измерений был использован специально подготовленный комплекс оборудования, состоящий из анализаторов электромагнитного поля, сопряженных с портативным персональным компьютером. Эти приборы были метрологически аттестованы Госстандартом РФ и рекомендованы для измерений ЭМП в целях санитарно-гигиенической оценки европейскими стандартами CENELEC и российскими СанПиН. Измерительное оборудование позволяет проводить измерения непрерывно в течение некоторого периода времени, в т. ч. мониторинг электромагнитной обстановки и картирование площадей по интенсивности ЭМП с последующим графическим представлением данных. При измерениях использовали как методики, рекомендованные СанПиН, так и специально разработанные на их основе исследовательские методики, позволяющие наиболее подробно описывать электромагнитную обстановку на объектах исследования, выявлять и анализировать латентные источники ЭМП.

Источники электромагнитного поля радиочастотного диапазона 30 кГц – 3 ГГц

В современных городских условиях источники ЭМП радиочастотного диапазона (РЧ) отличаются огромным номенклатурным разнообразием. При этом для населения, безусловно, гигиенически значимыми являются функциональные источники ЭМП РЧ диапазона.

В ходе вышеуказанных работ выполнены измерения ЭМП 243 источников в радиочастотном диапазоне, включая телевизионные передатчики, радиовещательные станции СЧ и ОВЧ диапазонов, обзорные радиолокационные станции, технологическое оборудование (на рабочих местах персонала, профессионально не связанного с его эксплуатацией), различное оборудование систем беспроводной телекоммуникации, включая сотовую связь.

При проведении инструментального контроля использовалась методика, основанная на требованиях российских и международных нормативно-методических документов. Измерения уровней ЭМП РЧ осуществлялись в основном в штатном режиме работы в часы максимальной загрузки (70−80 % от максимальной мощности), за исключением базовых станций сотовой связи (БС), когда кроме штатного режима измерения проводили и в тестовом режиме работы БС − искусственно созданным режимом максимальной мощности. Контроль работы передатчиков производился с помощью сканирующего приемника. Особенность выбранной исследовательской методики в том, что производился целенаправленный поиск возможных точек с повышенными значениями ЭМП.

Обобщенные данные результатов измерений показывают, что тенденция наличия максимальных интенсивностей ЭМП у средств мощных теле- и радиопередатчиков и РЛС остается неизменной по сравнению с результатами тридцатилетней давности.

Наиболее массовым по распространению и охвату населения источником ЭМП в радиочастотном диапазоне следует признать сотовую связь. Два компонента сотовой связи являются источниками ЭМП с неконтролируемым доступом населения: базовые станции и абонентские сотовые телефоны. Эти оба источника излучения максимально возможно приближены к населению.

ЭМП базовых станций сотовой связи (БС) характеризуется значительными частотно-временным флуктуациями, вызванными тем, что их средняя мощность зависит от количества мобильных передатчиков, находящихся в зоне обслуживания БС, т. е. зависит от времени суток, дня недели, времени года и т. п. Это приводит к постоянным изменениям условий электромагнитного воздействия на реципиентов. Поэтому проведение текущего инструментального контроля электромагнитной обстановки в соответствии с требованиями отечественных методических указаний (выведение БС в режим максимальной мощности) на практике трудно осуществимо, особенно в местах установки нескольких БС.

Базовые станции подвижной радиосвязи изменили как природный электромагнитный фона, так и структуру антропогенного ЭМ фона.

К природным источникам, формирующим электромагнитный фон, являющийся исходным для условий окружающей среды, в которых происходила эволюция биообъектов, относятся источники Вселенной, внутренние процессы нашей планеты, распределенные заряды в атмосфере, динамические процессы в атмосфере (разряды, токи ионосферы, токи смещения объемных зарядов и др.). Они формируют электромагнитный фон во всем возможном диапазоне от постоянных полей до 300 ГГц. Основные природные источники ЭМП в диапазоне сотовой связи  - радиоизлучение   Солнца и других космических объектов, некоторый незначительный вклад вносят атмосферные разряды. Это непостоянные источники, поэтому конкретные значения природного ЭМП имеют заметную временную нестабильность. По данным, опубликованным до формирования современного антропогенного электромагнитного фона, обычные значения ЭМП природных источников в диапазоне от 300 МГц до 3 ГГц в приземном слое составляют до 10Е-6 - 10Е-3 мкВт/см2 .

Однако в основном природные источники ЭМП формируют электромагнитную обстановку в более низких частотных диапазонах, чем используемые в настоящее время подвижной сотовой радиосвязью. Таким образом, именно в свободном от природных ЭМП диапазоне частот базовыми станциями сотовой связи сформирован искусственный электромагнитный фон. При этом, если рассматривать крайние значения данных природных и антропогенных ЭМП, то рост фона составляет 8 порядков, а в среднем это 5-6 порядков.

Очевидно, что электромагнитное поле, создаваемое базовыми станциями подвижной радиосвязи, является дополнительной нагрузкой к ранее существующему антропогенному фону. К началу 80х годов 1% городского населения в США подвергался воздействию ЭМП с интенсивностью выше 1 мкВт/кв. см в диапазоне от 50 - 900 МГц, то есть основными источниками, формирующими электромагнитную обстановку (ЭМО) на селитебной территории, были теле-  и радиопередатчики.

Рост экспозиции ЭМП РЧ в жилых помещениях происходит за счет увеличения интенсивности излучения стандартов GSM, UMTS и WLAN. Рост вклада подвижной радиосвязи в структуру ЭМО происходит на фоне сокращения вклада телевизионного вещания за счет перехода к кабельному и спутниковому телевидению.

Существующая тенденция к доминированию источников подвижной радиосвязи в антропогенном фоне достаточно наглядно показывается данными спектрального анализа, вклад подвижной радиосвязи в формирование суммарной экспозиции на селитебной территории по усредненным данным выше в 6 раз чем вклад амплитудно-модулированных радиостанций и практически в 20 раз выше, чем вклад коротковолновых радиостанций. Запись анализатора спектра иллюстрирует усложнение итоговой картины электромагнитного поля, которое формирует персональную экспозицию.

В большинстве случаев передающие и приемо-передающие антенны БС в г. Москве устанавливают на зданиях, в т. ч. на жилых домах, больницах, учебных заведениях, зачастую по несколько БС различных операторов на одном здании. Использование отдельно стоящих мачт, специально возведенных для размещения антенн БС, встречается редко. В московском регионе нами была изучена ЭМО вблизи 220 БС. Антенны исследованных БС размещались в городских условиях в различных конфигурациях исполнения – на крышах зданий как жилых, так и производственных, на разновысотных пристройках к зданиям, на отдельно стоящих башнях, мачтах или дымовых трубах. Измерения преимущественно выполнялись в условиях динамического наблюдения в часы максимальной загрузки.

Распределение точек измерения по местам их расположения следующее:

-          на территориях, прилегающих к местам установки антенн БС (в радиусе до 300 м) − 34,6 %;

-          в зданиях, расположенных в первой и второй линиях застройки относительно БС в зоне прямой видимости − 32,6 %;

-          на кровле зданий, на которых установлены антенны БС и на которые возможен неконтролируемый доступ населения − 15,5 %;

-          в помещениях зданий, на которых располагались антенны БС, в том числе на открытых площадках зданий (балконы, лоджии и т. п.) – 17,3 %.

Полученные данные были обобщены, выделены средние и максимальные значения для всего массива данных. Кроме того, весь массив данных был распределен по территориям возможного доступа населения: выделены данные для наземных участков селитебных территорий, для зданий, на которых установлены антенны БС, для зданий и сооружений, расположенных в первой и второй линиях застройки относительно БС, для кровли зданий, на которых установлены антенны БС. Для соответствующих участков территорий был также проведен расчет среднего и максимального значений.

Обобщенные данные исследований представлены в таблице 1. Максимальное значение получено на кровле здания, на которую был возможен неконтролируемый доступ людей, не занимающихся профессиональной эксплуатацией ПРТО. Нами также было отмечено некоторое повышение средних и максимальный значений ППЭ в период 2009–2011 гг., когда операторы сотовой радиосвязи активно перешли от политики формирования сплошного покрытия к политике формирования зон высокого качества связи, что вынуждает их в ряде случаев локализовать на одной установочной площадке ("сайте") несколько БС.

Таблица 1 – Обобщенные данные по ЭМО вблизи мест размещения антенн БС сотовой радиосвязи (на расстоянии до 300 м от антенн)

 

Размещение антенн БС

На здании

На отдельной опоре (башне, мачте и т.п.)

Место измерений

Кровля

Прилегающая селитебная территория

Помещения здания под антеннами БС

В зданиях первой–второй линии застройки

Прилегающая селитебная территория

В зданиях первой–второй линии застройки

Средние вероятные значения ППЭ, мкВт/см2

2–10

0,2–0,7

до 2

0,5–1

до 0,2

до 0,6

Максимальные возможные значения ППЭ, мкВт/см2

500

5

10

30

2

4

 

Базовые станции сотовой связи формирует сложно организованный, изменяющийся во времени, модулированный, многочастотный режим облучения, в среднем относительно небольшой интенсивности, но имеющих локальные градиенты, повышающие максимальные значения плотности потока энергия электромагнитных полей (ППЭ ЭМП) до близких к тепловым уровням (ППЭ - плотность потока энергии, единица измерения ЭМП в диапазоне свыше 300 МГц).

Действующий в настоящее время ПДУ составляет 10 мкВт/кв.см, таким образом, базовые станции сотовой связи, формируя сложно организованный, модулированный, многочастотный режим облучения, могут создавать ЭМП, превышающие норму, действующую с 1984 года.

Вклад в электромагнитную обстановку ЭМП РЧ, создаваемого радиорелейными станциями (РРС), которыми дополнительно оснащаются БС для интеграции в действующую сеть, был крайне незначительным.

Приведенные выше данные относятся к наиболее значимым источникам сотовой связи условных 2-3 поколений техники. В ближайшие годы нас ожидает массовый переход к стандарту LTE, который в нашей стране будет использовать диапазон частот 2630–2660 МГц. Радиус действия БС стандарта LTE может быть различным в зависимости от мощности и используемых частот. Считается, что наиболее вероятным будет размещение БС с расчетным радиусом действия порядка 5 км. Для развертывания сетей этого стандарта в России планируется использовать 20810 базовых станций. Стандарт поддерживает как широкополосную передачу данных, так и голосовые звонки, а версия стандарта LTE-Advanced признана Международным союзом электросвязи стандартом сотовой связи четвертого поколения. Поэтому в перспективе следует ожидать массовое появление абонентских терминалов (АТ), работающих именно в этом стандарте связи. Всего стандарт предусматривает 5 классов АТ, которые ориентированы на передачу в основном голоса, только данных и их сочетаний. Кроме АТ, стандарт LTE будут поддерживать USB-донглы, Wi-Fi роутеры, ноутбуки и планшетные компьютеры. По данным Форума UMTS предполагается, что к 2015 г. общий доход операторов сетей связи стандарта LTE составит $150 млрд. (~15 % доходов мирового рынка услуг сотовой радиосвязи), а число их абонентов по всему миру превысит 400 млн. человек. Формируется новый глобальный тренд в формировании электромагнитной обстановки и надо ожидать, что в Москве он будет реализован в первую очередь. Этот тренд характерен наличием множественных маломощных источников ЭМП, одновременно воздействующих на как на человека, так и на элементы всех биосистемы, от микроорганизмов до деревьев, включая насекомых и птиц, которые гораздо более чувствительны к состоянию ЭМО, чем человек. Подходы к гигиенической и экологической оценке такой ситуации в нашей стране не имеют научного обоснования, нет ни планов, ни перспективных НИР, посвященных этой проблеме.

Кроме того, каждый житель Москвы является пользователем абонентского терминала - сотового телефона. Это значит, что он подвергается комбинированному воздействию:  все тело подвергается тотальному облучению  электромагнитным полем антенн базовых станций сотовой связи, а голова дополнительно облучается ЭМП антенны сотового телефона. При этом голова и антенна становятся единой электродинамической системой, а до 2/3 энергии, излучаемой антенной, поглощается тканями головы говорящего по телефону человека. Базовые станций сотовой связи являются источником и тотального облучения всего тела человека электромагнитным полем антенн. Действие источников этого типа является сложнопрерывистым (повторяющимся через неопределенное время), не контролируемым по продолжительности и повторяемости, не имеющим строгой локализации по поверхности и объему тела, не имеющим точной индивидуальной характеристики по интенсивности. Приведенные данных характеризуют основное излучающее оборудование подвижной сотовой радиосвязи в целом как источник электромагнитного поля диапазона от 300 МГц до 6 ГГц. Максимальные возможные значения не превышают 500 мкВт/кв.см для базовых станций сотовой связи и 50 мкВт/кв.см  для абонентских терминалов (измеренное значение по методике, согласно СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190–03, то есть приведенное значение составляет примерно 1,5 мВт/кв.см). В то же время, интегральное значение мощности поглощенной дозы, так же как и суммарная энергетическая нагрузка, являются сугубо индивидуальными показателями для каждого человека, подвергающегося воздействию.

Наряду с новыми источниками ЭМП РЧ остаются старые, такие, как радиобашня филиала ФГУП «РТРС» Московского регионального центра в Останкино, которая является сложным передающим радиотехническим объектом (ПРТО), на котором установлены антенны передатчиков различных служб, в т. ч. телевидения (19 каналов), радиовещания (15 каналов), подвижной радиосвязи, радиорелейной связи и т. д., работающих в широком диапазоне частот (от нескольких десятков МГц до нескольких десятков ГГц). Останкинская радиобашня является наиболее мощным источником электромагнитного поля радиочастотного диапазона (ЭМП РЧ), размещенным в зоне плотной жилой застройки на территории г. Москвы.

Жалобы населения, проживающего на территории, включают следующие субъективные симптомы: головные боли, головокружение, слабость, нарушение сна, утомляемость, нестабильное кровяное давление (например, письмо жителей от 20/02/98 - 11 подписей). Необходимость проведения работы по изучению ЭМО вблизи башни в Останкино подтверждает, в частности, письмо председателя Комиссии по экологической политике Московской Городской Думы от 06 марта 2007 г. № 0774-04-8422/06.

Единственные к настоящему времени достоверные измерения в этом районе выполнялись в период 1997 по 1999 год в рамках рассмотрения обращений населения и работы рабочей группы по указанию Главного государственного санитарного врача РФ. Работы выполнялись силами Испытательной лаборатории Центра электромагнитной безопасности и отдела по надзору за источниками неионизирующих излучений Федерального центра Госсанэпиднадзора. Методическое руководство осуществлялось Руководителем отдела по надзору за источниками неионизирующих излучений ФЦГСЭН, который являлся на тот момент руководителем соответствующей секции лабораторного совета государственной комиссии по гигиеническому нормированию.

Результаты измерений показали, что в жилых домах и на территориях, прилегающих к Останкинской радиобашне, возможно неконтролируемое воздействие на населения ЭМП РЧ со значениями интенсивности, превышающими действующий предельно допустимый уровень (ПДУ). Результаты измерений были рассмотрены компетентными независимыми организациями. Согласно заключению НИИ медицины труда РАМН – основного разработчика действующих в тот момент Санитарных правил и норм СанПиН 2.2.4/2.1.8.055–96 – установленный ПДУ был превышен в 40 % точек измерений. Заключение Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений по результатам измерений также констатирует превышение ПДУ и определяет, что часть населения проживает в условиях хронического воздействия ЭМП РЧ и представляет собой группу повышенного риска.

Вышеуказанная рабочая группа установила необходимость проведения комплексных измерений и оценки воздействия ЭМП ПЧ, а также определила, что, учитывая специфику данного передающего радиотехнического объекта как сложного источника ЭМП ПЧ, необходимо разработать индивидуальную методику выполнения измерений, приняв за основу требования, содержащиеся в действующих нормативно-методических документах.

Данные об электромагнитной обстановке в районе Останкинской радиобашни после ее реконструкции отсутствуют в научном обороте, поэтому сделать обоснованные выводы по вопросу экологической безопасности жителей города в этом районе не представляется возможным. Научными организациями за период с 1968 года исследования возможного влияния ЭМП РЧ на здоровье населения в районе Останкина не выполнялись.

С учетом полученных результатов измерений и имеющейся научной информации о биологическом действии сложноорганизованного ЭМП РЧ представляется необходимым проведение объективного научного исследования электромагнитной обстановки вблизи Останкинской радиобашни. Результаты этой работы, особенно принимая во внимание общественный интерес, будут иметь высокое социальное значение. Исследование должно снять вопрос об опасности или безопасности телебашни, как источника электромагнитного загрязнения окружающей среды, который возникает у населения с момента ее введения в эксплуатацию. Кроме того, полученные в ходе выполнения проекта знания позволят в дальнейшем принимать соответствующие управленческие решения в области градостроительства и телекоммуникаций.

Согласно существующим правилам Всемирной организации здравоохранения, для вынесения научного заключения о возможных последствиях для здоровья населения воздействующего электромагнитного фактора могут быть использованы только данные, введенные в открытый научный оборот с соблюдением определенных требований.

Источники электромагнитного поля промышленной частоты 50 Гц

Источники ЭМП промышленной частоты 50 Гц (ПЧ), значимые для населения и в основном включают в себя элементы системы передачи, распределения и потребления электрической энергии. Наиболее значимыми источниками этого диапазона, безусловно, являются линии электропередачи переменного тока (ЛЭП). Однако в последние десятилетия новые ЛЭП практически не вводятся в эксплуатацию, а действующие характеризуются работой в условиях стабильно пониженной нагрузки,  что соответственно снижает фон магнитного поля ПЧ. Интенсивность электрического поля ПЧ ЛЭП жестко привязана к конструктивным параметрам, определенным с учетом неизменных с 1980-х годов гигиенических требований, многократно описанных и не представляющих исследовательского интереса. Поэтому в ходе проведенного исследования особое внимание было направлено на отработку методики выявления латентных источников ЭМП ПЧ в помещениях городской застройки, анализ типичных источников, их параметров, и разработку на основе полученных данных оптимальных методов защиты населения.

Инструментальный контроль интенсивности ЭМП ПЧ был выполнен в 318 помещениях.

Специальная методика диагностирования состояния электромагнитной обстановки, в т. ч. магнитного поля ПЧ (МП ПЧ), разработанная и внедренная в практику ЦЭМБ, позволяет выявить и локализовать источники ЭМП в помещении, в том числе латентные. В зависимости от имеющейся задачи и типа источника составлялись однослойные или многослойные карты распределения ЭМП в помещении. Измерения производились в узлах сетки с шагом от 0,5 до 1,5 м в зависимости от площади помещения и предположений о характере источника. Графическое изображение распределения ЭМП в помещении достаточно информативно ориентирует на места локализации источников.

Значения интенсивности электрического поля промышленной частоты ни в одном из обследованных помещений не превышали уставленного для населения ПДУ 500 В/м и колебались в диапазоне от 6 В/м до 250 В/м.

Наибольший интерес для исследования представляют магнитные поля промышленной частоты (МП ПЧ), поскольку эти поля со значениями плотности магнитного потока, превышающими 0,3–0,4 мкТл (микроТесла), в условиях хронического воздействия, имеет классификацию Международного агентства по раку ВОЗ - класс 2В, возможный канцероген.

Анализируя состав источников, было установлено, что наиболее часто причиной возникновения повышенного уровня магнитного поля промышленной частоты в помещениях являются системы распределения электроэнергии 0,4 кВ − 47,4 % от общего количества выявленных источников. Остальные источники: распределительные устройства (22,8 %), металлоконструкции зданий, трубопроводы (15,6 %), трансформаторные подстанции (8,4 %), ЛЭП (3,5 %), источники бесперебойного питания (1,3 %), другие (< 1 %). Фон МП ПЧ в городских квартирах в отсутствии вышеперечисленных источников был принят за "нормальный". Установлено, что этот уровень составляет в Москве 50 − 70 нТл.  Уровни МП ПЧ менее 0,2 мкТл зафиксированы в 14,3 % от общего количества обследованных помещений, интенсивность МП ПЧ 0,2 – 0,4 мкТл наблюдалась в 43,8 % помещениях; уровни 0,4 – 1,0 мкТл были измерены в 26,9 % помещений; от 1,0 до 2,0 мкТл – в 11,5 % помещений; в 3,5 % помещений были зафиксированы уровни МП ПЧ, превышающие значение 2,0 мкТл; 42 % обследованных помещений имеют уровень МП ПЧ свыше 0,4 мкТл. Почему мы не используем в анализе отечественный ПДУ 5 мкТл, введенный в 2007 году? До этого времени несколько лет действовал временный ПДУ 10 мкТл, введенный абсолютно без какого-либо научного обоснования, а значение 5 мкТл установлено на основании единственной экспериментальной работы! Тогда как класс канцерогенной опасности присвоен на основании серии эпидемиологических работ, отобранных сугубо по формальным признакам  на основе критериев достоверности, установленных ВОЗ.

Таким образом, наибольший вклад в создание продолжительно воздействующего магнитного поля в условиях непроизводственного воздействия вносят кабельные сети и электротехническое оборудование зданий, в том числе силовые трансформаторы и электродвигатели, разнесенные в пространстве системы шин электрощитов,  металлические строительные конструкции и системы трубопроводов, гальванически связанные с системой зануления-заземления зданий. Режимом работы этих источников невозможно управлять ни по интенсивности, ни по продолжительности воздействия.

Известно, что магнитное поле в окружающем пространстве создается проводниками с током. Таким образом, причина появления МП ПЧ вблизи силовых трансформаторов, электродвигателей и т. п. очевидна. Более сложная ситуация с системой кабельных линий здания. Суммарный ток по линиям питания однофазных и трехфазных нагрузок при отсутствии токов утечки тождественно равен нулю при любом распределении нагрузок по фазам, и магнитное поле, создаваемое протекающими в таких (без утечек) кабельных линиях токами в проложенных рядом друг с другом проводниках также пренебрежимо мало. При появлении в кабельной линии тока утечки возникающий дисбаланс, т. е. неравенство нулю суммарного тока по кабельной линии,  что и создает в окружающем пространстве магнитное поле, медленно убывающее с увеличением расстояния от рассматриваемого кабеля. Кроме того, наличие токов утечки в системе электроснабжения здания приводит к протеканию токов по металлоконструкциям и трубопроводным системам, что также является причиной увеличения уровней МП ПЧ.

Аналогичная ситуация возникает и в случае, когда токоведущие (фазные и нулевые рабочие) проводники разнесены в пространстве (даже при отсутствии тока утечки в кабельной линии). Указанные источники МП ПЧ нехарактерны для систем электроснабжения за рубежом и, к сожалению, являются доминирующими в России и именно в Москве из-за крайне низкого качества проектных и монтажных работ. А кроме того, национальные стандарты, основанные на рекомендациях Международной электротехнической комиссии (МЭК) и определяющие принципы построения кабельных сетей и опосредованно исключающие возможность появления токов утечки, приняты в 1997 г. (ГОСТ Р 50571.10–96) и 2000 г. (7 издание ПУЭ, Главы 6 и 7.1, 7.2) и пока не нашли массового применения на практике.

Еще одна проблема Москвы - так называемое "грязное электричество" - вызвана резким возрастанием доли высших гармоник потребляемых токов в системах электроснабжения 0,4 кВ  зданий (трехфазный ток напряжением 380 В). Причина этого явления состоит в количественном увеличении нелинейных нагрузок среди потребителей в сетях 0,4 кВ (персональные компьютеры, офисная техника и т.п.), которые при работе увеличивают долю несинусоидальных токов, имеющих в своем составе высшие гармоники промышленной частоты.

Такой вывод мы делаем на основании собственного многолетнего инженерного опыта, данных обследований систем электроснабжения 0,4 кВ, накопленных на объектах г. Москвы и анализа опубликованной за рубежом научной и технической литературы. Страны, раньше приступившие к массовой компьютеризации, также столкнулись с этой проблемой, что к настоящему времени нашло отражение в нормативных документах этих стран.

Условия эксплуатации систем электроснабжения при наличии большого количества нелинейных нагрузок принципиально отличаются от условий эксплуатации при наличии «обычных» электропотребителей – нагревательные элементы (ТЭН), лампы накаливания, двигательная нагрузка при соответствующей постоянной механической нагрузке и т.д.

В случаях, когда мощность нелинейных электропотребителей не превышает 10-15 %, каких-либо дополнительных проблем в эксплуатации системы электроснабжения, как правило, не возникает. При превышении указанного предела следует ожидать появления различных проблем в эксплуатации и последствий, причины которых не являются очевидными. Для зданий, имеющих долю нелинейной нагрузки свыше 25%, отдельные проблемы могут проявиться сразу. В соответствии с требованиями действующих нормативных документов РФ сети 0,4 кВ в зданиях и сооружениях проектируются, исполнялись и исполняются  в расчете на линейную нагрузку, когда потребляемый электроприемниками ток в своем гармоническом составе содержит лишь основную гармонику 50 Гц. С изменением качественного состава электропотребителей изменились условия эксплуатации электросетей, а, следовательно, должны меняться требования к обеспечению их безопасности.

Необходимо учесть в разрабатываемых нормативных документах и при проведении контроля состояния и условий работы электроустановок зданий требования о необходимости учета и ограничения влияния гармонических составляющих тока промышленной частоты, вызванных присутствием в качестве электропотребителей персональных компьютеров и другой оргтехники.

На объектах с долей установленной мощности нелинейных электропотребителей 10% и выше в целях предупреждения развития пожароопасных и аварийных ситуаций необходимо проводить диагностику состояния и прогнозирование работы сети электропитания с точки зрения оценки доли высших гармоник,  качества электроэнергии, токовых нагрузок фазных и нулевых рабочих проводников с учетом несинусоидальности токов и напряжений. 

К оценке биоэффектов и недостаточной научной обоснованности действующих нормативов по ЭМП для населения

Итоговый биоэффект, а следовательно и эффект для здоровья, принципиально зависит не только от количества поглощенной электромагнитной энергии, но и от характера распределения ее во времени. При этом более выраженная биологическая активность проявляется при сложнопрерывистом режиме воздействия ЭМП по сравнению с непрерывным. Неоднократно сделанные в последние годы обобщения по итогам более поздних исследований свидетельствуют, что на биологическую реакцию влияют следующие параметры ЭМП: интенсивность ЭМП (величина), продолжительность воздействия,   частота,   вид модуляции сигнала, сочетание частот ЭМП, периодичность действия, сочетание с другими неблагоприятными факторами окружающей среды, кумулятивный эффект, а также исходное субъективное состояние человека и индивидуальная радиочувствительность.

Количественный анализ распространенности и фактических условий облучения для различных групп населения крайне затруднен, поскольку требует проведения тотальных одномоментных измерений с учетом абсолютно всех источников - проблема адекватной индивидуальной дозиметрии применительно к ЭМП не решена. Однако, очевидно, что в городских условиях доминируют условия комбинированного воздействия маломощных источников ЭМП в достаточно широком диапазоне частот. Варианты комплексного воздействия ЭМП на человека в условиях мегаполиса разнообразны: непрерывное и прерывистое, общее и местное, комбинированное от нескольких источников и т. д. Таким образом, реальная ситуация электромагнитного воздействия на человека может включать гигиенически значимые источники всего диапазона электромагнитных волн. По нашему мнению реальные условия облучения населения в городских условиях ЭМП современных источников являются нестационарным случайным процессом, характеризующимся сложным многочастотным режимом воздействия, сочетающим непрерывный и сложнопрерывистые режимы облучения. Исходя из общей характеристики источников, оценки плотности их распространения, частоты предъявления воздействия ЭМП в городских условиях, очевидно, что заложенное в качестве основополагающего критерия определения ПДУ ЭМП требование отсутствия напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов и временного нарушения гомеостаза в реальных условиях соблюдается не всегда.

Действующий в настоящее время СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 "Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи" в пункте 6.9 рекомендует ограничить использование сотовых телефонов детьми и подростками до 18 лет, а также женщинами в период беременности.

В сложившихся условиях мегаполиса, когда человек подвергается воздействию комплекса факторов, при определении риска нанесения вреда здоровья от воздействия ЭМП необходимо учитывать, что суммарный неблагоприятный эффект может быть усилен сочетанием с другими факторами, в частности шумом и инфразвуком. Этот факт доказан многочисленными экспериментальными исследованиями, но пока еще не реализован в нормативных документах, которые, на наш взгляд, должны учитывать специфику мегаполиса.

Общие выводы

Таким образом, мы должны констатировать, что базовые нормы ЭМП для населения, применяющиеся к оценке ЭМО в Москве, разработаны по сути в 1984 году и для совершенно определенных условий воздействия, в корне изменившихся к настоящему времени.  ПДУ  - не догма, они должны иметь совершенно строгое научное обоснование, которое, к сожалению, застыло в состоянии тридцатилетней давности.

Мы наблюдаем тренд - смещение зон жилой застройки к ранее построенным объектам объектам - источникам ЭМП, вторжение застройки на территории, относившиеся к зонам ограниченной застройки и санитарно-защитных зонам.

Существует сочетание локальных мощных объектов и массовых объектов малой мощности - от БС сотовой связи до систем WiFi. Широкое распространение получили максимально приближенные к населению маломощные источники ЭМП всех частотных диапазонов. Однако ситуация "острого облучения" ЭМП населения в городских условиях практически не встречается.

Наиболее массовое распространение, как с точки зрения количественного выражения, так и с точки зрения охвата населения, получили принципиально новые источники ЭМП: сотовая связь, рабочие места с персональными компьютерами и системами беспроводного широкополосного доступа, системы распределения и потребления электроэнергии 0,4 кВ. Индивидуальная нагрузка пользователей сотовой связи в Москве выше, чем за ее пределами, в силу специфики работы и образа жизни жителей.

Не решены исторически сложившиеся проблемы с источниками ЭМП ПЧ: система распределения электроэнергии, встроенные трансформаторные подстанции, электрощитовые, проблемы с электромонтажом, добавилась проблема "грязного электричества".

В Москве нет систематизированных и полных данных о состоянии ЭМО, введеных в научный оборот, или базы данных о первичных измерениях, пригодной для последующего анализа. Отсутствует система управления ЭМО как фактором окружающей среды, равно важным как для проблем здравоохранения, экологии, так и для вопросов электромагнитной совместимости. Для создания системы управления фактором необходим специализированный научно-технический орган, работающий на постоянной основе.