Przegląd miar skutków narażenia na zmienne w czasie pole elektromagnetyczne i właściwości metrologicznych mierników, istotnych podczas oceny narażenia w środowisku pracy

• Autorzy: Bieńkowski P. , Karpowicz J. , Kieliszek J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/1231868X.1215436

Warianty tytułu

EN

A review of the effects of exposure to a time-varying electromagnetic field and the metrological properties of measurement devices that have a significant influence when evaluating exposure in the work environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Eksploatacja wszystkich urządzeń i instalacji zasilanych prądem elektrycznym jest nierozerwalnie związana z zamierzoną lub niezamierzoną emisją energii elektromagnetycznej. W wyniku tej emisji pole elektromagnetyczne powszechnie występuje w środowisku. Bezpośrednim skutkiem oddziaływania pola z obiektami elektroprzewodzącymi (w tym z ciałem człowieka) jest indukowanie pola elektrycznego i prądu elektrycznego w eksponowanych obiektach (pojedynczych obiektach w tzw. wolnej przestrzeni lub w grupach obiektów połączonych galwanicznie). W organizmie człowieka mogą one wywołać elektrostymulację tkanek pobudliwych lub wzrost temperatury, co prowadzi do zaburzeń funkcjonowania organizmu lub utrudnia bezpieczne realizowanie obowiązków zawodowych. Przy identyfikacji, badaniach i ocenie parametrów narażeń na pola elektromagnetyczne są stosowane zarówno techniki pomiarowe, symulacje komputerowe, jak i analiza parametrów technicznych obiektów technicznych emitujących pola elektromagnetyczne. Zwykle największą miarodajność w przypadku oceny zagrożeń zawodowych mają badania in situ, ponieważ umożliwiają ocenę zarówno rzeczywistych parametrów pola elektromagnetycznego w specyficznych warunkach przestrzeni pracy, gdzie eksploatowane mogą być jednocześnie różnorodne urządzenia i instalacje elektryczne oraz rozmieszczone są zróżnicowane obiekty materialne modyfikujące morfologię ekspozycji (m.in. rozkład przestrzenny i zmienność w czasie), jak i ocenę warunków narażenia przy aktualnym stanie technicznym źródeł pola, który zmienia się wskutek zmiennych warunków ich eksploatacji i konserwacji oraz procesów starzeniowych urządzeń. W artykule omówiono: charakterystyki bezpośredniego i pośredniego oddziaływania pola elektromagnetycznego na organizm człowieka, miary skutków narażenia na zmienne w czasie pole elektromagnetyczne (o częstotliwości z pasma od 5 Hz do 300 GHz), parametry charakteryzujące pole elektromagnetyczne w środowisku (stosowane zgodnie z wymaganiami prawa pracy podczas oceny narażenia pracowników), zasady pomiaru pola elektrycznego i magnetycznego oraz właściwości metrologiczne mierników (istotne z punktu widzenia jakości pomiarów wykorzystywanych w dziedzinie bezpieczeństwa i higieny pracy). Ponadto scharakteryzowano czynniki determinujące niepewność pomiarów pola elektromagnetycznego w środowisku pracy, ze szczególnym uzasadnieniem wymagań określających parametry metrologiczne aparatury wykorzystywanej do pomiarów podjętych ze względu na ocenę zgodności warunków narażenia z ustalonymi limitami dotyczącymi natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w miejscu pracy.

EN

Any use of electric devices and installations is inextricably linked to the intentional or unintentional emission of electromagnetic energy. Consequently, the electromagnetic field is commonly present in the environment. The direct effects of the electromagnetic influence on electrically conductive objects (including the human body) consists in the electric field and current induction in exposed objects (single objects in the ‘free space, or in groups of objects with galvanic contact). In the human body, they may cause electrostimulation in electro sensitive tissues or an increase in temperature that may lead to malfunctions within the body or difficulties in the safe performance of professional duties. When identifying, investigating and evaluating the parameters of the electromagnetic field, various techniques can be applied: measurements, computer simulations or the analysis of parameters of technical objects emitting an electromagnetic field. The highest quality evaluation of occupational hazards usually comes from in-situ investigations. This is because they allow the evaluation of the real parameters of electromagnetic fields in the particular conditions of the workplace where various electric devices and installations may be used at the same time, and where various physical objects are present that might influence the exposure morphology (e.g. spatial distribution and time variability). They also permit an evaluation of the exposure conditions taking into account the actual technical stage of the field sources, which vary due to changes in the use and maintenance conditions, or due to aging devices. The article presents: the characteristics of direct and indirect interaction between the electromagnetic field and the human body, the measures of exposure to a time-varying electromagnetic field (5 Hz – 300 GHz frequency band), the parameters characterizing the electromagnetic field in the environment (used according to the labour law in evaluations of workers’ exposure), the principles of electric and magnetic field measurements and the metrological properties of measurement devices (significant from the point of view of the quality of measurements used in the area of occupational health and safety). Factors determining the uncertainty of electromagnetic field measurements are also characterized, focusing on the rationale for guidelines on the metrological parameters of devices used in measurements intended to evaluate whether exposure conditions comply with the established limits of electric and magnetic field strength at the workplace.

Słowa kluczowe

PL

zagrożenia elektromagnetyczne; narażenie pracowników; ocena ekspozycji; pole elektryczne; pole magnetyczne

EN

electromagnetic hazards; workers’ exposure; exposure evaluation; electric field; magnetic field

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4 (90)
• Strony: 41--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bieńkowski P.

• Politechnika Wrocławska 50-370 Wrocław Wybrzeże Wyspiańskiego 27

autor

Karpowicz J.

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy 00-701 Warszawa ul. Czerniakowska 16

autor

Kieliszek J.

• Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii 01-163 Warszawa ul. Kozielska 4

Bibliografia

• 1. Bieńkowski P. (2009a) Charakterystyki metrologiczne mierników natężenia pola elektromagnetycznego. Przegląd Elektrotechniczny 85(12), 33–36.
• 2. Bieńkowski P. (2009b) Wzorcowanie aparatury pomiarowej – uwagi techniczne na przykładzie mierników pola elektromagnetycznego. Przegląd Telekomunikacyjny. Wiadomości Telekomunikacyjne 82(7), 270–273.
• 3. Bieńkowski P., Trzaska H. (2010) EMF meters for surveying purposes calibration and validation. [W:] Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility, April 12-16, Beijing, China. [Piscataway, NJ]: IEEE, cop. 2010, 1013–1016.
• 4. Bieńkowski P., Trzaska H. (2012a) Electromagnetic measurements in the near field. Sec. ed. Raleigh, New York, Sci.Tech. Publishing.
• 5. Bieńkowski P., Trzaska H. (2012b) EMF meters & dogmas. [W:] The Sixth Asia-Pacific Conference on Environmental Electromagnetics, CEEM' 2012: proceedings, Nov. 6-9, Shanghai, China. [Red.] Gao Yougang, Yang Qianli, Shi Dan. [Piscataway, NJ: IEEE, 2012], 367–371.
• 6. Bieńkowski P., Zubrzak B. (2012) Analiza wpływu wybranych charakterystyk i parametrów mierników PEM używanych do pomiarów ochronnych na niepewność pomiarów. Przegląd Elektrotechniczny. 88 (12b), 171–174.
• 7. Bieńkowski P., Nichoga V., Trzaska H. (2013) Near field EMF metrology development. Computational Problems of Electrical Engineering 3 (2), 1–5.
• 8. Bieńkowski P., Zubrzak B. (2013) Wybrane charakterystyki metrologiczne mierników PEM i ich wpływ na niepewność pomiarów. Przegląd Telekomunikacyjny. Wiadomości Telekomunikacyjne 86(6), 471–474.
• 9. Bieńkowski P. (2015) Bilans niepewności oceny ekspozycji na pole elektromagnetyczne [W:] Ochrona przed promieniowaniem jonizującym i niejonizującym. Nowe uregulowania prawne, źródła, problemy pomiarowe. [Red.] M. Zmyślony, E.M. Nowosielska. Warszawa, Wojskowa Akademia Techniczna, 191–212.
• 10. Bieńkowski P., Cała P., Zubrzak B., Sobiech J. (2015) Pole elektromagnetyczne z pasma powyżej 40 GHz – zastosowanie i możliwości pomiarowe. Przegląd Elektrotechniczny 91 (1), 112–114.
• 11. Dimbylow PJ. (2005) Development of the female voxel phantom, NAOMI, and its application to calculations of induced current densities and electric fields from applied low frequency magnetic and electric fields. Phys. Med. Biol. 50(6), 1047–70. DOI 10.1088/0031-9155/50/6/002.
• 12. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej 2013/35/UE z dnia 26.06.2013 r. w sprawie minimalnych wymagań w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczących narażenia pracowników na zagrożenia spowodowane czynnikami fizycznymi (polami elektromagnetycznymi), (dwudziesta dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16. ust. 1. dyrektywy 89/391/EWG) i uchylająca dyrektywę 2004/40/WE Dz. Urz. UE L 179/1.
• 13. Gryz K., Karpowicz J. (2008) Zasady oceny zagrożeń elektromagnetycznych związanych z występowaniem prądów indukowanych i kontaktowych. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy 4(58), 137–171.
• 14. Gryz K., Karpowicz J. (2013a) Znaczenie pozapasmowej czułości aparatury pomiarowej przy ocenie narażenia na radiofalowe pola elektromagnetyczne w sąsiedztwie linii elektroenergetycznych wysokiego napięcia. Bezpieczeństwo Pracy. Nauka i Praktyka 9, 57.
• 15. Gryz K., Karpowicz J. (2013b) Pole elektryczne i magnetyczne sieci elektroenergetycznych wysokiego napięcia [W:] Środowiskowe narażenia zawodowe przy obsłudze sieci elektroenergetycznych wysokiego napięcia w Polsce. [Red.] J. Karpowicz, J. Bugajska. Warszawa, CIOP-PIB, 149–182.
• 16. International Commission on Non-ionizing Radiation Protection – ICNIRP (1998) Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz). Health Physics 74(4), 494–522.
• 17. International Commission on Non-ionizing Radiation Protection – ICNIRP (2010) Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric and Magnetic Fields (1 Hz to 100 kHz). Health Physics 99(6), 818–836.
• 18. Karpowicz J., Bieńkowski P., Kieliszek J. (2016) Model of the Minimum Requirements Regarding Electric and Magnetic Field Strength Measurement Devices for Use in the Near Field Occupational Exposure in Compliance Testing with Respect to the Requirements of European Directive 2013/35/EU, Proc. of the 2016 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC EUROPE 2016. Wroclaw, Poland, September 5–9, 668–671. IEEE 978-1-5090-1416-3.
• 19. Karpowicz J., Gryz K. (2001) Specyfika pomiarów i oceny wolnozmiennych pól magnetycznych w środowisku pracy. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy 2(28), 239–249.
• 20. Karpowicz J., Gryz K. (2013) Praktyczna implementacja międzynarodowych zasad oceny zagrożeń zawodowych związanych z elektrodynamicznym oddziaływaniem pól magnetycznych małej częstotliwości na pracownika. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy (77), 129–149.
• 21. Karpowicz J., Gryz K. (2015) Harmonizacja najwyższych dopuszczalnych natężeń pola elektrycznego i magnetycznego z wymaganiami dyrektywy 2013/35/UE. Bezpieczeństwo Pracy. Nauka i Praktyka 8, 24–27.
• 22. Kieliszek J., Sobiech P., Stankiewicz W. (2013) Ekspozycja zawodowa na impulsowe pola elektromagnetyczne wytwarzane przez urządzenia techniki wojskowej. Bezpieczeństwo Pracy – Nauka i Praktyka 9(504), 32–35.
• 23. Kubacki R. (2008) Anteny mikrofalowe: technika i środowisko. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa.
• 24. Reilly P.J. (1998) Applied Bioelectricity. From Electrical Stimulation to Electropathology. Springer-Verlag New York, Inc.
• 25. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 października 2003 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów sprawdzania dotrzymania tych poziomów. DzU 2003, poz. 1883.
• 26. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 12 listopada 2007 r. w sprawie zakresu i sposobu prowadzenia okresowych badań poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku. DzU 2007, poz. 1645.
• 27. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 czerwca 2016 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z narażeniem na pola elektromagnetyczne. DzU 2016, poz. 950.
• 28. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 27 czerwca 2016 r. zmieniające rozporządzanie w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU 2016, poz. 952.
• 29. Sobiech J., Kieliszek J., Puta R., Stankiewicz W. (2014) Środowiskowe aspekty wykorzystania promieniowania elektromagnetycznego w technikach militarnych. Przegląd Telekomunikacyjny. Wiadomości Telekomunikacyjne 6, 487–490.
• 30. Trzaska H. (1998) Pomiary pól elektromagnetycznych w polu bliskim. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• 31. de Vocht F., Stevens T., van Wendel-de-Joode B., Engels H., Kromhout H. (2006) Acute neurobehavioral effects of exposure to static magnetic fields: analyses of exposure-response relations. J. Magn. Reson. Imaging 23(3), 291–297.
• 32. de Vocht F.G., van Drooge H., Engels H., Kromhout H. (2006) Exposure, health complaints and cognitive performance among employees of an MRI scanners manufacturing department J. Magn. Reson. Imaging 23(2), 197–204.
• 33. Wilén J., de Vocht J.F. (2011) Health complaints among nurses working near MRI scanners - a descriptive pilot study. Eur. J. Radiol. 80(2), 510–513.
• 34. Więckowski T.W. (2001) Badania kompatybilności elektromagnetycznej urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Biblioteka KEM, Wrocław.
• 35. World Health Organization – WHO (2007) Environmental Health Criteria 238, Extremely Low Frequency Fields (ELF). Geneva 2007.
• 36. Zradziński P. (2013) The properties of human body phantoms used in calculations of electromagnetic fields exposure by wireless communication handsets or hand-operated industrial devices. Electromag. Biol. Med. 32(2), 226–235.
• 37. Zradziński P. (2015) The examination of virtual phantoms with respect to their involvement in a compliance assessment against the limitations of electromagnetic hazards provided by European Directive 2013/35/EU, International Journal of Occupational Medicine and Environmental Health 28(5), 781–792.
• 38. IEC 61786-2: 2014 Measurement of DC magnetic, AC magnetic and AC electric fields from 1 Hz to 100 kHz with regard to exposure of human beings – Part 2: Basic standard for measurements.
• 39. PN-EN ISO/IEC 17025: 2005 Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących.
• 40. PN-EN 50505: 2008 Norma podstawowa dla oceny ekspozycji człowieka na pola elektromagnetyczne pochodzące od sprzętu do zgrzewania rezystancyjnego i procesów pokrewnych.
• 41. PN-EN 50413: 2009 Metody pomiaru i obliczeń ekspozycji ludzi w polach elektrycznych, magnetycznych i elektromagnetycznych (0 Hz – 300 GHz) – Norma podstawowa.
• 42. PN-EN 62311: 2010 Ocena urządzeń elektronicznych i elektrycznych w odniesieniu do ograniczeń ekspozycji ludności w polach elektromagnetycznych.
• 43. PN-EN 50492: 2013 Norma podstawowa dotycząca miejscowych pomiarów natężeń pól elektromagnetycznych związanych z ekspozycja ludzi w otoczeniu stacji bazowych.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).