Пространственное распределение электромагнитных полей промышленной частоты в городе Пушкин (Санкт-Петербург)
- Авторы: Стурман В.И.1
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича
- Выпуск: Том 151, № 6 (2019): Выпуск 6
- Страницы: 58-68
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-6071/article/view/15988
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-6071151658-68
- ID: 15988
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Исследование пространственного распределения показателей в пределах муниципального образования «Город Пушкин» (Санкт-Петербург) показало, что напряженность электрических полей достигает значимых величин только вблизи воздушных высоковольтных линий. Превышений допустимых уровней магнитной индукции не отмечено, но в пределах городской территории ее величины изменяются в широких интервалах, что нашло отражение на составленной карте. Зависимость показателей магнитной индукции от характера использования и застройки территорий в г. Пушкин относительно проста: минимальные значения в парках, скверах и на бульварах, средние на застроенных территориях, повышенные в аномалиях. Значения магнитной индукции, превышающие примерный безопасный уровень 400 нТл, в г. Пушкин встречаются только в местах, подверженных воздействию кабелей подземной прокладки. В целом исследованная территория характеризуется пониженными в сравнении с другими городами показателями магнитной индукции.
Полный текст
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
Местоположение | Напряжение | Напряженность | Расстояние (м) | ||
2000 В/м | 1000 В/м | 500 В/м | |||
240 м к югу от развилки Петербургского шоссе и Витебского проспекта | 330 | Более 2000 | 41 | 56 | 72 |
100 м к западу от Кузьминского кладбища | 110 | Более 2000 | 3 | 6 | 10 |
60 м к юго-западу от Колонистского пруда | 110 | Более 2000 | 4 | 8 | 13 |
Павловское шоссе, | 35 | 168 | — | — | — |
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
Местоположение | Напряжение ВЛ, кВ | Магнитная индукция под крайним проводом, нТл | Расстояние (м) | ||
1000 нТл | 500 нТл | 100 нТл | |||
240 м к югу от развилки Петербургского шоссе и Витебского проспекта | 330 | 1296 | 22 | 37 | 73 |
100 м к западу от Кузьминского кладбища | 110 | 210 | — | — | 10 |
60 м к юго-западу от Колонистского пруда | 110 | 345 | — | — | 6 |
Павловское шоссе, | 35 | 12 | — | — | — |
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
Места измерений | Измеренные значения, нТл | Характер использования |
У платформы Детскосельская | 18 | Транспортная |
Буферный парк, в 100 м к северу от д. 7 | 4 | Рекреационная |
Ул. Церковная, 44 | 23 | Среднеэтажная |
Бул. А. Толстого, 13, корп. 5 | 63 | Среднеэтажная новая |
Ул. Новая — ул. Леонтьевская | 21 | Среднеэтажная |
Детская площадка к северу от д. 20 по ул. Генерала Хазова | 436** | Среднеэтажная |
Ул. Школьная, 41 | 5 | Многоэтажная |
Октябрьский бул. — Конюшенная ул. | 11 | Среднеэтажная |
Екатерининский парк, Камеронова галерея | 13* | Рекреационная |
Екатерининский парк, ворота «Любезным моим сослуживцам» | 3 | Рекреационная |
Александровский парк, у Ламских прудов | 1 | Рекреационная |
Лицейский пер., у Лицея | 8 | Рекреационная |
Ленинградская ул. — Привокзальная площадь | 70 | Среднеэтажная |
ЛГУ им. А. С. Пушкина, у входа | 5 | Территория вуза |
Общежитие 12 СПбГАУ | 112* | Территория вуза |
Госпитальный пер., 21-1, двор | 88 | Среднеэтажная новая |
Софийский бул., 4а | 5 | Историческая |
Ул. Конюшенная — ул. Московская | 66 | Историческая |
Красносельское шоссе, 43, двор | 70 | Среднеэтажная |
Ул. Архитектора Данини, 5, двор | 12 | Многоэтажная новая |
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
Характер использования, | Число | Среднее значение магнитной индукции, нТл | Среднее квадр. отклонение (δ) | Коэффициент вариации, % | Сред. значение, нТл, при исключении аномалий по 3δ и 2δ пределам |
Историческая застройка | 38 | 30 | 32 | 107 | 26 |
Среднеэтажная застройка | 59 | 44 | 67 | 149 | 35 |
В том числе дома 1950-х гг. | 8 | 35 | 35 | ||
дома 1960-х гг. | 30 | 40 | 35 | ||
дома 1970—1980-х гг. («брежневки») | 21 | 55 | 36 | ||
Среднеэтажная застройка последних десятилетий | 21 | 51 | 61 | 120 | 41 |
Территории вузов | 6 | 23 | 40 | 174 | 5 |
Парки и скверы, широкие площади и бульвары | 19 | 5 | 3 | 60 | 4 |
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
Города | Условия использования земель и застройки | |||
Историческая застройка | Среднеэтажная застройка второй половины XX—начала XXI вв. | Территории вузов | Парки и скверы, широкие площади | |
Пушкин (Санкт-Петербург) | 26 | 35 | 5 | 4 |
Другие районы | 255 | 71 | 6.5 | |
Москва | 146 | 75 | 17 | 7 |
Казань | 100 | 79 | 19 | |
Белгород | 46 | 5 | ||
Петрозаводск | 66 | 10 | ||
Калининград | 38.5 | 40 | 8 |
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.
Об авторах
В. И. Стурман
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича
Автор, ответственный за переписку.
Email: st@izh.com
Санкт-Петербург
Список литературы
- ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07. Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц в помещениях жилых, общественных зданий и на селитебных территориях. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 21 августа 2007 г. № 60 [Электронный ресурс]. http://base.garant.ru/12156058/ (дата обращения 06.07.2019).
- Григорьев О. А. Актуальные вопросы радиобиологии и гигиены неионизирующих излучений в связи с развитием новых технологий // Всероссийская конференция «Актуальные проблемы радиобиологии и гигиены неионизирующих излучений». Москва, 12-13 ноября 2019 г. М., 2019. С. 63-65.
- Сподобаев Ю. М., Кубанов В. П. Основы электромагнитной экологии. М.: Радио и связь, 2000. 240 с.
- Стурман В. И. Электромагнитные поля промышленного диапазона частот в условиях городской среды как объект эколого-географического исследования // География и природные ресурсы, 2019. № 1. С. 21-28.
- Яковлева М. И. Физиологические механизмы действия электромагнитных полей. Л.: Медицина, 1973. 175 с.
- Muller B. Electrosmog. Hausgemachtes Problem // Bild Wiss. 1996. № 4. P. 12-14.
- National precautionary policies on magnetic fields from power lines in Belgium, France, Germany, the Netherlands and the United Kingdom. RIVM Report 2017-0118. doi: 10.21945/RIVM-2017-0118. P. 56.
- Opinion on Possible effects of Electromagnetic Fields (EMF), Radio Frequency Fields (RF) and Microwave Radiation on human health Expressed at the 27th CSTEE plenary meeting Brussels, 30 October 2001 [Электронный ресурс]. http://ec.europa.eu/health/ph_risk/committees/sct/documents/out128_en.pdf (дата обращения 06.07.2019).
- Peter Gajšek, Paolo Ravazzani, James Grellier, Theodoros Samaras, József Bakos, György Thuróczy. Review of Studies Concerning Electromagnetic Field (EMF) Exposure Assessment in Europe: Low Frequency Fields (50 Hz–100 kHz) // International Journal of Environmental Research and Public Health, 2016, 13, 875. doi: 10.3390/ijerph13090875. www.mdpi.com/journal/ijerph.
- Ponnle Akinlolu, Adedeji Kazeem. Assessment of Human Exposure to Magnetic Field from Overhead High Voltage Transmission Lines in a City in South Western Nigeria // American Journ. of Engineering Research. 2015. Vol. 4, issue 5. P. 154-162.
- Schwan H. P. Nonthermal cellular effects of electromagnetic fields: AC - field induced ponderomotoric forces // British Journal of Cancer. 2009. Vol. 45. P. 220-224.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)