The pattern of power frequency electromagnetic fields in the Pushkin municipal area of Saint Petersburg

Full Text

Введение. Электромагнитные поля являются малоизученным фактором окружающей среды, значение учета которого возрастает по мере увеличения распространения телекоммуникационных систем и электротехнических устройств различного назначения. Изучению медико-биологических последствий воздействия электромагнитных полей посвящена довольно многочисленная литература (например, [^{3, 5, 10, 11}]). К наиболее значимым последствиям относится индуцирование электрических токов внутри биологических систем, вследствие чего у людей, подвергающихся воздействиям электромагнитных полей повышенной интенсивности, отмечаются нарушения функционирования сердечно-сосудистой системы, обмена веществ, эндокринной, иммунной и репродуктивной систем. Однако в силу того, что исследования реальных эффектов воздействия магнитных и электрических полей на здоровье человека осложнены множественностью видов и факторов загрязнения в условиях городов и промышленных зон, в сочетании с их сильной изменчивостью, выводы часто бывают противоречивы, а дискуссии о допустимых нормативах продолжаются на протяжении десятилетий. Как результат, в большинстве стран мира в настоящее время отсутствуют официально установленные нормативы допустимых уровней электромагнитных полей. Кроме того, электромагнитные (электрические и магнитные) поля, зоны их воздействия и вызываемые ими биологические эффекты существенно различаются в зависимости от частот (низких, средних, высоких, ультравысоких). Соответственно, в странах, где нормативы электромагнитных полей установлены, они существенно дифференцированы по частотным диапазонам.

Международный «электромагнитный проект» Всемирной организации здравоохранения, действовавший с 1996 г. и имеющий своей целью гармонизировать нормы безопасности для электромагнитного поля, в настоящее время преобразован в проект «неионизирующие излучения». Его цель — выработка единого подхода к обеспечению здоровой окружающей среды. В 2019 г. в рамках проекта была предложена замена действовавшего с 1996 г. предупредительного подхода на принцип «индивидуального риска в сочетании с общественной выгодой от внедрения новых технологий», то есть оценки индивидуальной экспозиции и дозы, информирования и свободного выбора поведения потребителя [²], что на практике может повлечь за собой пересмотр норм в сторону повышения. С другой стороны, в связи с выявленными при воздействиях магнитных полей промышленной частоты рисками лейкемии, повреждения ДНК и нарушения иммунной системы человека, в качестве примерного безопасного уровня магнитной индукции (измеряется в тесла-единицах и производных величинах — мкТл, нТл)¹ указываются величины 0.4 мкТл (400 нТл) [⁸] и даже 0.2 мкТл (200 нТл) [⁶]. Переход к нормативам магнитного поля промышленной частоты на уровне 0.2—0.4 мкТл рассматривается в странах Европейского союза как перспективная цель на ближайшие годы [⁷]. Принятие решений на уровне Всемирной организации здравоохранения ожидается в 2022—2024 гг.

Методы картографирования и мониторинга электромагнитных полей не вышли из стадии разработки и первых опытов, ввиду чего публикации о фактических уровнях их проявления на тех или иных территориях немногочисленны. Из зарубежных работ наибольшего внимания заслуживает обзор исследований, выполненных в 1996—2014 гг. в 15 странах Европейского союза, который содержит сведения о результатах нескольких десятков исследований в отдельных городах, с числом измерений от нескольких десятков до нескольких тысяч [⁹]. Исследования показали, что преобладающие значения магнитной индукции составляют от 10 до 100 нТл; продолжительному воздействию потенциально опасных полей более 200 нТл подвержено примерно 0.5 % населения, что в целом достаточно близко к результатам, полученным автором в ряде городов России [⁴].

Данная статья посвящена изложению результатов инициативного исследования пространственного распределения электрических и магнитных полей промышленной частоты (50 Гц) в пределах территории муниципального образования «Город Пушкин», входящего в состав Пушкинского района Санкт-Петербурга.

Методы и материалы исследования. Измерения показателей электрических и магнитных полей выполнялись при помощи прибора Gigahertz Solutions ME 3830 B M/E Analyser. Данный прибор позволяет измерять для промышленной частоты 50 Гц напряженность электрического поля в диапазоне от 1 до 2000 В/м и интенсивность магнитных полей (магнитную индукцию) в пределах от 1 до 2000 нТл. В отдельных случаях, в частности в непосредственной близости от высоковольтных линий электропередачи, этого оказалось недостаточно для измерения максимальных значений.

Поскольку прибор имеет однокоординатный датчик магнитного поля, в каждой точке путем изменения положения прибора (вращение вокруг горизонтальной и вертикальной оси) находилось положение, при котором ось датчика совпадала с ориентацией полного вектора магнитного поля, и величина магнитной индукции достигала максимума для данной точки. Измерения проводились на высоте 1.8 м от поверхности земли, а при уточнении особенностей распределения аномальных значений — и на других уровнях, в том числе на поверхности земли. Для облегчения последующей интерпретации результатов точки измерений выбирались ситуативно, по возможности в условиях однородного характера использования территории и застройки.

Измерения были выполнены в июне-июле 2019 г., в 160 точках, расположенных в жилых кварталах, на улицах и дорогах, на территориях учебных заведений, в парках и скверах. Вблизи высоковольтных линий электропередачи (ВЛ) измерения выполнялись в местах наибольшего провисания проводов, через 5 м, на четырех поперечниках.

Статистическая обработка результатов и выделение среди них аномальных значений проведены на основе общепринятых формул, с использованием программного продукта Exel. Интерполирование при построении карты выполнялось путем построения кривых Безье, задававшихся результатами измерений в соседних точках.

Результаты исследования. Электрические поля достигали значимых величин только в непосредственной близости от высоковольтных линий, на расстояниях до десятков и первых сотен метров от них (для наиболее мощной ВЛ напряжением 330 кВ значения напряженности составили 240 В/м на расстоянии 100 м и 33 В/м на расстоянии 200 м). Результаты измерений напряженности электрических полей от высоковольтных линий представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты измерений напряженности электрических полей от высоковольтных линий
в г. Пушкин и его ближайших окрестностях

Table 1. Results of measurements of intensity of electric fields, generated by high-voltage lines in Pushkin city and vicinities

Как видно из сопоставления приведенных в таблице значений, имеет место четкая, нелинейная зависимость между напряжением высоковольтных линий и шириной приуроченных к ним зон высоких значений напряженности. Превышения предельно допустимого уровня (1000 В/м на территории зон жилой застройки согласно СанПиН 2.1.2.2645—10) имеют место в Колонистском парке, на расстояниях до нескольких метров от проекции крайних проводов ВЛ-110 кВ; в остальных случаях превышений нормативов электрических полей не выявлено. ВЛ напряжением 330 кВ проходит на достаточном удалении от жилых и рекреационных зон города.

Как и в изученных ранее других городах, на удалении от высоковольтных линий прибор показал только минимально измеряемое значение 1 В/м, что соответствует общегородскому фону, либо погрешности измерения, и в связи с чем карта напряженности электрических полей не составлена по причине нецелесообразности.

Магнитные поля, основной характеристикой которых является измеряемая в тесла-единицах и производных величинах магнитная индукция, также образуют максимумы в зонах воздействий высоковольтных линий (табл. 2); кроме того, они формируются и многочисленными электротехническими устройствами производственного и бытового назначения.

Таблица 2

Результаты измерений магнитной индукции от высоковольтных линий
в г. Пушкин и его ближайших окрестностях

Table 2. Results of measurements of magnetic induction, generated by high-voltage lines
in Pushkin city and vicinities

В результате взаимного наложения магнитных полей от совокупности их источников на городской территории формируется сложное, постоянно изменяющееся магнитное поле. Результаты его измерений в рамках данного исследования представлены в табл. 3 и на рисунке.

Схематическая карта значений магнитной индукции в г. Пушкин.

1 — Аномалии по 2δ и 3δ пределам, 2 — изолинии магнитной индукции, нТл.

Таблица 3

Результаты измерений магнитной индукции
в характерных точках г. Пушкин

Table 3. Results of measurements of magnetic induction
in typical sites in Pushkin city

Примечание. * — аномалии по 2δ пределу, ** — аномалия по 3δ пределу.

Город Пушкин, будучи в административном отношении составной частью (муниципальным образованием) Пушкинского района Санкт-Петербурга, в территориально-планировочном отношении остается обособленным и своеобразным массивом городской застройки − «городом-садом» и городом-музеем. В целом, как видно из рисунка, распределение значений магнитной индукции отражает исторически сложившиеся архитектурно-планировочные особенности города, такие как:

— большая доля садово-парковых ансамблей и скверов, а также широких зеленых бульваров и площадей, характеризующихся пониженными значениями техногенной нагрузки всех видов;

— отсутствие промышленных объектов и связанных с ними высоковольтных линий (исключая небольшой участок ВЛ-110 кВ в Колонистском парке);

— невысокая этажность при значительной доле исторической застройки;

— отсутствие крупных торгово-развлекательных и зрелищных объектов, бизнес-центров и иных мест концентрации коммерческой активности.

В результате указанных особенностей в пределах городской территории преобладают невысокие значения магнитной индукции, обычно не превышающие 20 нТл. Участки с несколько более высокими значениями магнитной индукции (20—50 нТл, местами 50—100 нТл) приурочены к историческому центру города, его юго-западной части (София), северной части («БАМ»), причем районы новой застройки охватываются такими значениями лишь частично. Значения более 100 нТл отмечаются локально − вблизи некоторых магазинов, предприятий общественного питания и медицинских учреждений, где их формирование может быть объяснено наличием мощного электрооборудования (холодильного, нагревательного, медицинского).

Наибольшие значения магнитной индукции приурочены к аномалиям, обусловленным наличием недостаточно экранированных кабелей подземной прокладки. Такие аномалии (их расположение показано на рисунке) выявляются не только путем статистической обработки результатов измерений, но и непосредственно на местности, путем повторных измерений. Вблизи и на поверхности земли (асфальта и т. п.) значения магнитной индукции резко возрастают (до 600—1000 нТл).

Все выявленные аномалии незначительны по размерам, и уже в 10—20 м от них значения магнитной индукции не отличаются от характерных для данного типа застройки и использования территорий. Средние значения магнитной индукции и показатели их изменчивости в зависимости от характера застройки и использования территории представлены в табл. 4.

Таблица 4

Средние значения магнитной индукции и показатели их изменчивости
в зависимости от характера использования и застройки территории в г. Пушкин

Table 4. Average values of magnetic induction and indicators of their variability depending
on character of land use and territory building in Pushkin city

Все приведенные значения магнитной индукции на 2—3 порядка ниже действующих в России нормативов — 20 мкТл для населенной местности вне зоны жилой застройки согласно ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07 [¹]. Если же исходить из упомянутых выше зарубежных ориентировочных безопасных значений 200—400 нТл [^{6, 7, 8}], то в г. Пушкин эта величина превышается локально, только в наиболее выраженных аномалиях.

Обсуждение результатов. В отличие от изученных ранее районов Санкт-Петербурга и других городов [⁴], в г. Пушкин оказались сравнительно невелики различия характеристик магнитной индукции в зависимости от типов застройки. Таким образом, специфика г. Пушкин, как очень зеленого и чистого города, проявляется и в том, что касается электромагнитных полей. Особенно удивительно то, что указанные средние значения существенно ниже, чем для аналогичных типов застройки и использования земель в других районах Санкт-Петербурга и городах России (табл. 5).

Таблица 5

Сравнительная характеристика значений магнитной индукции (нТл)
в однотипных условиях использования земель и застройки в разных городах России,
при исключении аномальных значений

Table 5. The comparative characteristic of values of a magnetic induction (nT) in the same conditions of land use and building in different cities of Russia, in case of exception of abnormal values

Специфика магнитных полей г. Пушкин, представленная в табл. 5, отражает:

— большие размеры парков, приводящие к минимизации воздействий от внешних источников;

— низкую плотность и этажность застройки, при наличии больших разрывов, что также ограничивает возможность взаимного наложения полей от источников в разных домах;

— низкую этажность исторической застройки, в сочетании с ограничениями ее хозяйственного использования.

Сделанный ранее [⁴] вывод о зависимости магнитной индукции (геоиндикатор общей техногенной нагрузки) от характера землепользования и застройки в г. Пушкин в целом подтверждается, но со значительной спецификой. Здесь эта зависимость упрощается (редуцируется), и значимые различия выявляются лишь между сравнительно однородной застройкой, парками и скверами, с одной стороны, и обусловленными влиянием подземных кабелей аномалиями — с другой стороны.

Заключение. Результаты инструментального исследования пространственного распределения электромагнитных полей промышленной частоты в целом подтверждают репутацию г. Пушкина как экологически благополучного города. Из анализа составленной в рамках данного исследования карты следует, что территория муниципального образования «Город Пушкин» характеризуется относительно невысокими уровнями электромагнитных полей. Превышения гигиенических нормативов электрических полей отмечены только под высоковольтными линиями электропередачи и в непосредственной близости (до нескольких метров) от проекции их крайних проводов. Превышений гигиенических нормативов магнитных полей не выявлено, а превышения ориентировочного безопасного уровня магнитных полей отмечены локально, в наиболее выраженных аномалиях, обусловленных кабелями подземной прокладки.

Вследствие небольшой этажности и плотности застройки «электромагнитный смог», то есть взаимное наложение полей от разных источников, проявляется в г. Пушкин относительно слабо и только на ограниченной части городской территории. Зависимость величин магнитной индукции от общей техногенной нагрузки в условиях г. Пушкин редуцируется до предельно простого ряда: парки и скверы — застроенные территории — аномалии.

¹ Тесла — единица индукции магнитного поля в Международной системе единиц (СИ), равная индукции такого однородного магнитного поля, в котором на 1 метр длины прямого проводника, перпендикулярного вектору магнитной индукции, с током силой 1 ампер действует сила 1 ньютон.

About the authors

V. I. Sturman

Author for correspondence.
Email: st@izh.com
Saint Petersburg

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Schematic map of values of a magnetic induction within territory of Pushkin city. 1 — Anomalies on 2δ and 3δ limits, 2 — magnetic induction isolines, nT.

Download (289KB)

Indexing metadata