تولد كل من بيئتنا الطبيعية والاصطناعية قوى كهربائية ومغناطيسية بأحجام مختلفة - في الهواء الطلق ، في المكاتب ، في المنازل وفي أماكن العمل الصناعية. وهذا يثير سؤالين مهمين: (1) هل تشكل حالات التعرض هذه أي آثار ضارة بصحة الإنسان ، و (2) ما هي الحدود التي يمكن وضعها في محاولة لتحديد الحدود "الآمنة" لمثل هذا التعرض؟
تركز هذه المناقشة على المجالات الكهربائية والمغناطيسية الساكنة. تم وصف الدراسات حول العاملين في الصناعات المختلفة ، وكذلك على الحيوانات ، والتي فشلت في إثبات أي آثار بيولوجية ضارة واضحة على مستويات التعرض للمجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تتم مواجهتها عادةً. ومع ذلك ، هناك محاولات لمناقشة جهود عدد من المنظمات الدولية لوضع مبادئ توجيهية لحماية العمال وغيرهم من أي مستوى خطر محتمل من التعرض.
تعريف المصطلحات
عندما يتم تطبيق جهد أو تيار كهربائي على شيء مثل موصل كهربائي ، يصبح الموصل مشحونًا وتبدأ القوى في العمل على شحنات أخرى في المنطقة المجاورة. يمكن التمييز بين نوعين من القوى: تلك الناشئة عن الشحنات الكهربائية الثابتة ، والمعروفة باسم القوة الكهروستاتيكية ، وتلك التي تظهر فقط عندما تتحرك الشحنات (كما هو الحال في تيار كهربائي في موصل) ، والمعروفة باسم القوة المغناطيسية. لوصف وجود هذه القوى وتوزيعها المكاني ، ابتكر الفيزيائيون والرياضيون مفهوم الميدان. وهكذا يتحدث المرء عن مجال القوة ، أو ببساطة ، المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
على المدى ساكن يصف الموقف الذي تكون فيه جميع الشحنات ثابتة في الفضاء ، أو تتحرك كتدفق ثابت. نتيجة لذلك ، تكون كل من الشحنات والكثافة الحالية ثابتة بمرور الوقت. في حالة الشحنات الثابتة ، لدينا مجال كهربائي تعتمد قوته في أي نقطة في الفضاء على قيمة وهندسة جميع الشحنات. في حالة التيار الثابت في الدائرة ، لدينا مجال كهربائي وثابت مغناطيسي في الوقت المناسب (المجالات الثابتة) ، نظرًا لأن كثافة الشحن في أي نقطة من الدائرة لا تتغير.
الكهرباء والمغناطيسية ظاهرتان مميزتان طالما الشحنات والتيار ثابتان ؛ يختفي أي اتصال بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية في هذه الحالة الثابتة وبالتالي يمكن معالجتها بشكل منفصل (على عكس الوضع في المجالات المتغيرة بمرور الوقت). تتميز المجالات الكهربائية والمغناطيسية الساكنة بوضوح بقوى ثابتة ومستقلة عن الوقت وتتوافق مع حد التردد الصفري لنطاق التردد المنخفض للغاية (ELF).
المجالات الكهربائية الساكنة
التعرض الطبيعي والمهني
يتم إنتاج الحقول الكهربائية الساكنة بواسطة أجسام مشحونة كهربائيًا حيث يتم إحداث شحنة كهربائية على سطح جسم ما داخل مجال كهربائي ثابت. نتيجة لذلك ، يمكن أن يكون المجال الكهربائي على سطح جسم ما ، لا سيما عندما يكون نصف القطر صغيرًا ، كما هو الحال عند نقطة ما ، أكبر من المجال الكهربائي غير المضطرب (أي المجال الذي لا يوجد به الكائن). قد يكون الحقل داخل الكائن صغيرًا جدًا أو صفرًا. يتم اختبار المجالات الكهربائية كقوة بواسطة الأجسام المشحونة كهربائيًا ؛ على سبيل المثال ، ستؤثر قوة على شعر الجسم ، والتي قد يدركها الفرد.
في المتوسط ، تكون شحنة سطح الأرض سالبة بينما يحمل الغلاف الجوي العلوي شحنة موجبة. تبلغ شدة المجال الكهربائي الساكن الناتج بالقرب من سطح الأرض حوالي 130 فولت / م. يتناقص هذا المجال مع الارتفاع ، وتبلغ قيمته حوالي 100 فولت / م عند ارتفاع 100 متر ، و 45 فولت / م عند ارتفاع 1 كم ، وأقل من 1 فولت / م عند ارتفاع 20 كم. تختلف القيم الفعلية على نطاق واسع ، اعتمادًا على درجة الحرارة والرطوبة المحلية ووجود الملوثات المتأينة. تحت السحب الرعدية ، على سبيل المثال ، وحتى مع اقتراب السحب الرعدية ، تحدث اختلافات كبيرة في المجال على مستوى الأرض ، لأنه عادةً ما يكون الجزء السفلي من السحابة سالبًا بينما يحتوي الجزء العلوي على شحنة موجبة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك شحنة فضائية بين السحابة والأرض. مع اقتراب السحابة ، قد يزداد الحقل على مستوى الأرض أولاً ثم ينعكس ، وتصبح الأرض مشحونة بشكل إيجابي. خلال هذه العملية ، يمكن ملاحظة المجالات من 100 V / m إلى 3 kV / m حتى في حالة عدم وجود البرق المحلي ؛ قد تحدث انعكاسات المجال بسرعة كبيرة ، في غضون دقيقة واحدة ، وقد تستمر شدة المجال العالية طوال مدة العاصفة. تحتوي السحب العادية ، وكذلك السحب الرعدية ، على شحنات كهربائية ، وبالتالي فهي تؤثر بعمق على المجال الكهربائي على مستوى الأرض. من المتوقع أيضًا حدوث انحرافات كبيرة عن مجال الطقس المعتدل ، تصل إلى 1 ٪ ، في وجود الضباب والأمطار والأيونات الصغيرة والكبيرة التي تحدث بشكل طبيعي. يمكن توقع تغيرات المجال الكهربائي أثناء الدورة اليومية في طقس معتدل تمامًا: تغييرات منتظمة إلى حد ما في التأين المحلي أو درجة الحرارة أو الرطوبة والتغيرات الناتجة في التوصيل الكهربائي في الغلاف الجوي بالقرب من الأرض ، وكذلك نقل الشحنة الميكانيكية بواسطة حركات الهواء المحلية ، ربما تكون مسؤولة عن هذه الاختلافات اليومية.
تتراوح المستويات النموذجية للمجالات الكهروستاتيكية من صنع الإنسان في نطاق 1 إلى 20 كيلو فولت / متر في المكاتب والمنازل ؛ يتم إنشاء هذه الحقول بشكل متكرر حول المعدات عالية الجهد ، مثل أجهزة التلفزيون ووحدات عرض الفيديو (VDUs) ، أو عن طريق الاحتكاك. تولد خطوط نقل التيار المباشر (DC) كلاً من المجالات الكهربائية والمغناطيسية الساكنة وهي وسيلة اقتصادية لتوزيع الطاقة حيث توجد مسافات طويلة.
تستخدم المجالات الكهربائية الساكنة على نطاق واسع في صناعات مثل الكيماويات ، والمنسوجات ، والطيران ، والورق والمطاط ، وفي النقل.
التأثيرات البيولوجية
تقدم الدراسات التجريبية القليل من الأدلة البيولوجية تشير إلى أي تأثير ضار للمجالات الكهربائية الساكنة على صحة الإنسان. يبدو أيضًا أن الدراسات القليلة التي أجريت على الحيوانات لم تسفر عن أي بيانات تدعم الآثار الضارة على الجينات أو نمو الورم أو على أنظمة الغدد الصماء أو القلب والأوعية الدموية. (يلخص الجدول 1 هذه الدراسات على الحيوانات.)
الجدول 1. دراسات على الحيوانات المعرضة للمجالات الكهربائية الساكنة
|
نقاط النهاية البيولوجية |
الآثار المبلغ عنها |
ظروف التعرض |
|
أمراض الدم والمناعة |
التغييرات في أجزاء الألبومين والجلوبيولين لبروتينات المصل في الفئران. لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية في عدد خلايا الدم أو بروتينات الدم أو الدم |
التعرض المستمر للمجالات بين 2.8 و 19.7 كيلو فولت / م التعرض لـ 340 كيلو فولت / م لمدة 22 ساعة / يوم بإجمالي 5,000 ساعة |
|
الجهاز العصبي |
تحريض تغييرات كبيرة لوحظ في EEGs من الفئران. ومع ذلك ، لا يوجد مؤشر واضح على استجابة متسقة لا توجد تغييرات كبيرة في تركيزات ومعدلات استخدام |
التعرض لشدة المجال الكهربائي حتى 10 كيلو فولت / م التعرض لحقل 3 كيلو فولت / متر حتى 66 ساعة |
|
السلوك |
تشير الدراسات الحديثة التي أجريت بشكل جيد إلى عدم وجود تأثير على القوارض إنتاج سلوك تجنب يعتمد على الجرعة في ذكور الجرذان ، بدون تأثير أيونات الهواء |
التعرض لقوى المجال حتى 12 كيلو فولت / م التعرض للمجالات الكهربائية HVD التي تتراوح من 55 إلى 80 كيلو فولت / م |
|
التكاثر والتطور |
لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية في العدد الإجمالي للنسل ولا في |
التعرض لـ 340 كيلو فولت / م لمدة 22 ساعة / يوم قبل وأثناء وبعد |
لا المختبر تم إجراء دراسات لتقييم تأثير تعريض الخلايا للمجالات الكهربائية الساكنة.
تشير الحسابات النظرية إلى أن المجال الكهربائي الساكن سيحدث شحنة على سطح الأشخاص المعرضين ، والتي يمكن إدراكها إذا تم تفريغها إلى جسم مؤرض. عند الجهد العالي بدرجة كافية ، سيتأين الهواء ويصبح قادرًا على توصيل تيار كهربائي بين ، على سبيل المثال ، جسم مشحون وشخص مؤرض. ال جهد الانهيار يعتمد على عدد من العوامل ، بما في ذلك شكل الجسم المشحون والظروف الجوية. تتراوح القيم النموذجية لشدة المجال الكهربائي المقابلة بين 500 و 1,200 كيلو فولت / متر.
تشير التقارير الواردة من بعض البلدان إلى أن عددًا من مشغلي VDU قد عانوا من اضطرابات جلدية ، لكن العلاقة الدقيقة بينهم وبين عمل VDU غير واضحة. تم اقتراح المجالات الكهربائية الساكنة في أماكن عمل VDU كسبب محتمل لاضطرابات الجلد هذه ، ومن الممكن أن تكون الشحنة الكهروستاتيكية للمشغل عاملاً ذا صلة. ومع ذلك ، لا يزال يجب اعتبار أي علاقة بين المجالات الكهروستاتيكية واضطرابات الجلد على أنها افتراضية بناءً على الأدلة البحثية المتاحة.
القياسات والوقاية ومعايير التعرض
يمكن تقليل قياسات شدة المجال الكهربائي الساكن إلى قياسات الفولتية أو الشحنات الكهربائية. تتوفر العديد من مقاييس الفولتميتر الكهروستاتيكي تجارياً والتي تسمح بقياسات دقيقة للكهرباء الساكنة أو مصادر أخرى عالية المقاومة دون اتصال مادي. يستخدم البعض المروحية الكهروستاتيكية لانجراف منخفض ، وردود فعل سلبية من أجل الدقة وعدم حساسية التباعد بين السطح. في بعض الحالات ، "ينظر" القطب الكهروستاتيكي إلى السطح تحت القياس من خلال ثقب صغير في قاعدة مجموعة المسبار. تتناسب إشارة التيار المتردد المقطوعة المستحثة على هذا القطب مع الجهد التفاضلي بين السطح قيد القياس ومجموعة المسبار. تُستخدم محولات التدرج أيضًا كملحقات لمقاييس الفولتميتر الكهروستاتيكي ، وتسمح باستخدامها كمقاييس لشدة المجال الكهروستاتيكي ؛ يمكن قراءة مباشرة بالفولت لكل متر من المسافة الفاصلة بين السطح قيد الاختبار واللوحة المؤرضة للمحول.
لا توجد بيانات جيدة يمكن أن تكون بمثابة إرشادات لوضع حدود أساسية للتعرض البشري للمجالات الكهربائية الساكنة. من حيث المبدأ ، يمكن اشتقاق حد التعرض من الحد الأدنى لجهد انهيار الهواء ؛ ومع ذلك ، فإن شدة المجال التي يختبرها شخص ما داخل مجال كهربائي ثابت ستختلف وفقًا لاتجاه الجسم وشكله ، ويجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند محاولة الوصول إلى حد مناسب.
أوصى المؤتمر الأمريكي لخبراء حفظ الصحة الصناعية الحكوميين (ACGIH 1995) بقيم حد العتبة (TLVs). تشير TLVs هذه إلى أقصى شدة للمجال الكهربائي الثابت في مكان العمل غير المحمي ، والتي تمثل الظروف التي قد يتعرض فيها جميع العمال تقريبًا بشكل متكرر دون آثار صحية ضارة. وفقًا لـ ACGIH ، يجب ألا يتجاوز التعرض المهني شدة مجال كهربائي ثابت تبلغ 25 كيلو فولت / م. يجب استخدام هذه القيمة كدليل في التحكم في التعرض ، وبسبب الحساسية الفردية ، لا ينبغي اعتبارها خطًا واضحًا بين المستويات الآمنة والخطيرة. (يشير هذا الحد إلى شدة المجال الموجودة في الهواء ، بعيدًا عن أسطح الموصلات ، حيث قد تشكل تصريفات الشرر وتيارات التلامس مخاطر كبيرة ، وهي مخصصة للتعرضات الجزئية للجسم والجسم بالكامل.) التخلص من الأشياء غير المؤرضة ، أو تأريض مثل هذه الأشياء ، أو استخدام القفازات المعزولة عند التعامل مع الأشياء غير المؤرضة. تقتضي الحكمة استخدام وسائل الحماية (على سبيل المثال ، البدلات والقفازات والعزل) في جميع المجالات التي تتجاوز 15 كيلو فولت / متر.
وفقًا لـ ACGIH ، فإن المعلومات الحالية حول الاستجابات البشرية والتأثيرات الصحية المحتملة للمجالات الكهربائية الساكنة غير كافية لإنشاء TLV موثوق به لمتوسط التعرض المرجح زمنياً. يوصى ، في ظل عدم وجود معلومات محددة من الشركة المصنعة بشأن التداخل الكهرومغناطيسي ، بالحفاظ على تعرض مرتدي أجهزة تنظيم ضربات القلب والأجهزة الإلكترونية الطبية الأخرى عند 1 كيلو فولت / متر أو أقل.
في ألمانيا ، وفقًا لمعيار DIN ، يجب ألا يتجاوز التعرض المهني شدة مجال كهربائي ثابت تبلغ 40 كيلو فولت / متر. بالنسبة للتعريضات القصيرة (حتى ساعتين في اليوم) ، يُسمح بحد أعلى يبلغ 60 كيلو فولت / متر.
في عام 1993 ، قدم المجلس الوطني للحماية من الإشعاع (NRPB 1993) المشورة بشأن القيود المناسبة على تعرض الناس للمجالات الكهرومغناطيسية والإشعاع. يتضمن هذا كلاً من المجالات الكهربائية والمغناطيسية الساكنة. في وثيقة NRPB ، يتم توفير مستويات التحقيق لغرض مقارنة قيم كميات الحقل المقاسة من أجل تحديد ما إذا كان قد تم تحقيق الامتثال للقيود الأساسية أم لا. إذا تجاوز المجال الذي يتعرض له الشخص مستوى التحقيق ذي الصلة ، فيجب التحقق من الامتثال للقيود الأساسية. تشمل العوامل التي يمكن أخذها في الاعتبار في مثل هذا التقييم ، على سبيل المثال ، كفاءة اقتران الشخص بالميدان ، والتوزيع المكاني للحقل عبر الحجم الذي يشغله الشخص ، ومدة التعرض.
وفقًا لـ NRPB ، ليس من الممكن التوصية بقيود أساسية لتجنب الآثار المباشرة للتعرض البشري للمجالات الكهربائية الساكنة ؛ يتم إعطاء إرشادات لتجنب الآثار المزعجة للإدراك المباشر للشحنة الكهربائية السطحية والتأثيرات غير المباشرة مثل الصدمة الكهربائية. بالنسبة لمعظم الناس ، فإن الإدراك المزعج للشحنة الكهربائية السطحية ، التي تعمل مباشرة على الجسم ، لن يحدث أثناء التعرض لقوة المجال الكهربائي الساكن التي تقل عن 25 كيلو فولت / م ، أي نفس شدة المجال التي أوصت بها ACGIH. لتجنب تفريغ الشرارة (التأثيرات غير المباشرة) التي تسبب الإجهاد ، توصي NRPB بأن تقتصر تيارات الاتصال بالتيار المستمر على أقل من 2 مللي أمبير. يمكن منع الصدمات الكهربائية من مصادر مقاومة منخفضة باتباع إجراءات السلامة الكهربائية المعمول بها ذات الصلة بهذه المعدات.
المجالات المغناطيسية الثابتة
التعرض الطبيعي والمهني
الجسم شفاف نسبيًا للمجالات المغناطيسية الساكنة ؛ سوف تتفاعل هذه الحقول بشكل مباشر مع المواد متباينة الخواص مغناطيسيًا (تظهر خصائص بقيم مختلفة عند قياسها على طول المحاور في اتجاهات مختلفة) والشحنات المتحركة.
المجال المغناطيسي الطبيعي هو مجموع المجال الداخلي بسبب أن الأرض تعمل كمغناطيس دائم ومجال خارجي متولد في البيئة من عوامل مثل النشاط الشمسي أو الغلاف الجوي. ينشأ المجال المغناطيسي الداخلي للأرض من التيار الكهربائي المتدفق في الطبقة العليا من قلب الأرض. توجد اختلافات محلية كبيرة في قوة هذا المجال ، الذي يتراوح متوسط حجمه من حوالي 28 أمبير / م عند خط الاستواء (المقابلة لكثافة تدفق مغناطيسي تبلغ حوالي 35 طن متري في مادة غير مغناطيسية مثل الهواء) إلى حوالي 56 أمبير. / م فوق الأقطاب المغناطيسية الأرضية (المقابلة لحوالي 70 طن متري في الهواء).
الحقول الاصطناعية أقوى من تلك ذات الأصل الطبيعي بالعديد من مراتب الحجم. تشمل المصادر الاصطناعية للمجالات المغناطيسية الساكنة جميع الأجهزة التي تحتوي على أسلاك تحمل تيارًا مباشرًا ، بما في ذلك العديد من الأجهزة والمعدات في الصناعة.
في خطوط نقل الطاقة بالتيار المباشر ، يتم إنتاج المجالات المغناطيسية الثابتة عن طريق تحريك الشحنات (تيار كهربائي) في خط من سلكين. بالنسبة للخط العلوي ، تبلغ كثافة التدفق المغناطيسي على مستوى الأرض حوالي 20 طن متري لخط 500 كيلو فولت. بالنسبة لخط نقل تحت الأرض مدفون على ارتفاع 1.4 متر ويحمل تيارًا أقصى يبلغ حوالي 1 كيلو أمبير ، تكون أقصى كثافة تدفق مغناطيسي أقل من 10 طن متري على مستوى الأرض.
يتم سرد التقنيات الرئيسية التي تنطوي على استخدام مجالات مغناطيسية ثابتة كبيرة في الجدول 2 جنبًا إلى جنب مع مستويات التعرض المقابلة لها.
الجدول 2. التقنيات الرئيسية التي تنطوي على استخدام مجالات مغناطيسية كبيرة ثابتة ومستويات التعرض المقابلة
|
الإجراءات |
مستويات التعرض |
|
تقنيات الطاقة |
|
|
مفاعلات الاندماج النووي الحراري |
الحقول الهامشية حتى 50 طن متري في المناطق التي يمكن للأفراد الوصول إليها. |
|
أنظمة مغناطيسية هيدروديناميكية |
حوالي 10 طن متري عند حوالي 50 مترًا ؛ 100 طن متري فقط على مسافات تزيد عن 250 مترًا |
|
أنظمة تخزين الطاقة المغناطيسية فائقة التوصيل |
حقول هامشية تصل إلى 50 طن متري في مواقع يسهل على المشغل الوصول إليها |
|
المولدات فائقة التوصيل وخطوط النقل |
من المتوقع أن تكون الحقول الهامشية أقل من 100 طن متري |
|
مرافق البحوث |
|
|
غرف الفقاعات |
أثناء تغييرات أشرطة الفيلم ، يكون الحقل حوالي 0.4 - 0.5 طن عند مستوى القدم وحوالي 50 طن متري على مستوى الرأس |
|
أجهزة قياس الطيف فائقة التوصيل |
حوالي 1 تيرا في مواقع يمكن الوصول إليها بواسطة المشغل |
|
مسرعات الجسيمات |
نادرا ما يتعرض الموظفون للخطر بسبب استبعادهم من منطقة الإشعاع العالية. تنشأ الاستثناءات فقط أثناء الصيانة |
|
وحدات فصل النظائر |
تعرضات موجزة لمجالات تصل إلى 50 طن متري |
|
صناعة |
|
|
إنتاج الألمنيوم |
مستويات تصل إلى 100 طن متري في مواقع يسهل على المشغل الوصول إليها |
|
عمليات التحليل الكهربائي |
يبلغ متوسط وأدنى مستويات المجال حوالي 10 و 50 طن متري ، على التوالي |
|
إنتاج المغناطيس |
2-5 طن متري على يد العامل ؛ في حدود 300 إلى 500 طن متري على مستوى الصدر والرأس |
|
الطب |
|
|
التصوير بالرنين المغناطيسي النووي والتحليل الطيفي |
ينتج مغناطيس غير محمي 1-T حوالي 0.5 طن متري عند 10 أمتار ، وينتج مغناطيس 2-T غير المحمي نفس التعرض عند حوالي 13 مترًا |
التأثيرات البيولوجية
تشير الدلائل المستمدة من التجارب التي أجريت على حيوانات المختبر إلى أنه لا توجد تأثيرات كبيرة على العديد من العوامل التنموية والسلوكية والفسيولوجية التي تم تقييمها بكثافة تدفق مغناطيسي ثابت تصل إلى 2 تيرا ، كما لم تظهر الدراسات على الفئران أي ضرر للجنين من التعرض للمجالات المغناطيسية ما يصل إلى 1 ت.
من الناحية النظرية ، يمكن للتأثيرات المغناطيسية أن تؤخر تدفق الدم في مجال مغناطيسي قوي وتؤدي إلى ارتفاع ضغط الدم. يمكن توقع انخفاض التدفق بنسبة قليلة في المائة على الأكثر عند 5 تسلا ، ولكن لم يلاحظ أي شيء في الأشخاص عند 1.5 تسلا ، عند التحقيق.
أفادت بعض الدراسات التي أجريت على العمال المشاركين في تصنيع المغناطيس الدائم بأعراض ذاتية مختلفة واضطرابات وظيفية: التهيج ، والتعب ، والصداع ، وفقدان الشهية ، وبطء القلب (ضربات القلب البطيئة) ، وعدم انتظام دقات القلب (ضربات القلب السريعة) ، وانخفاض ضغط الدم ، وتغيير مخطط كهربية الدماغ ، حكة وحرقان وخدر. ومع ذلك ، فإن عدم وجود أي تحليل إحصائي أو تقييم لتأثير المخاطر الفيزيائية أو الكيميائية في بيئة العمل يقلل بشكل كبير من صحة هذه التقارير ويجعل من الصعب تقييمها. على الرغم من أن الدراسات غير حاسمة ، إلا أنها تشير إلى أنه في حالة حدوث تأثيرات طويلة المدى في الواقع ، فإنها دقيقة للغاية ؛ لم يتم الإبلاغ عن أي آثار إجمالية تراكمية.
تم الإبلاغ عن الأفراد المعرضين لكثافة التدفق المغناطيسي 4T على أنهم يعانون من تأثيرات حسية مرتبطة بالحركة في المجال ، مثل الدوار (الدوخة) ، والشعور بالغثيان ، والطعم المعدني ، والأحاسيس المغناطيسية عند تحريك العينين أو الرأس. ومع ذلك ، فشل مسحان وبائيان لبيانات الصحة العامة لدى العمال المعرضين بشكل مزمن للمجالات المغناطيسية الثابتة في الكشف عن أي آثار صحية كبيرة. تم الحصول على بيانات صحية لـ 320 عاملاً في نباتات تستخدم خلايا إلكتروليتية كبيرة لعمليات الفصل الكيميائي حيث كان متوسط مستوى الحقل الساكن في بيئة العمل 7.6 طن متري والحقل الأقصى 14.6 طن متري. تم الكشف عن تغييرات طفيفة في عدد خلايا الدم البيضاء ، ولكن لا تزال ضمن المعدل الطبيعي ، في المجموعة المعرضة مقارنة مع مجموعة الضوابط 186. لم يتم اعتبار أي من التغييرات العابرة الملحوظة في ضغط الدم أو قياسات الدم الأخرى مؤشراً على تأثير ضار كبير مرتبط بالتعرض للمجال المغناطيسي. في دراسة أخرى ، تم تقييم انتشار المرض بين 792 عاملاً تعرضوا مهنياً لمجالات مغناطيسية ثابتة. تألفت المجموعة الضابطة من 792 عاملاً غير مكشوفين متطابقين مع العمر والعرق والوضع الاجتماعي والاقتصادي. تراوح مدى التعرض للمجال المغناطيسي من 0.5 طن متري لفترات طويلة إلى 2 تسلا لفترات عدة ساعات. لم يلاحظ أي تغيير ذي دلالة إحصائية في انتشار 19 فئة من المرض في المجموعة المعرضة مقارنة مع مجموعة الشواهد. لم يتم العثور على اختلاف في انتشار المرض بين مجموعة فرعية من 198 ممن عانوا من التعرض 0.3 طن أو أعلى لفترات مدتها ساعة واحدة أو أكثر بالمقارنة مع بقية السكان المعرضين أو الضوابط المتطابقة.
أشار تقرير عن العاملين في صناعة الألمنيوم إلى ارتفاع معدل وفيات اللوكيميا. على الرغم من أن هذه الدراسة الوبائية أبلغت عن زيادة خطر الإصابة بالسرطان للأشخاص المشاركين بشكل مباشر في إنتاج الألمنيوم حيث يتعرض العمال لمجالات مغناطيسية ثابتة كبيرة ، لا يوجد في الوقت الحالي دليل واضح يشير بالضبط إلى العوامل المسببة للسرطان في بيئة العمل المسؤولة. تخلق العملية المستخدمة لتقليل الألمنيوم قطران الفحم ، والمواد المتطايرة ، وأبخرة الفلوريد ، وأكاسيد الكبريت ، وثاني أكسيد الكربون ، وقد يكون بعضها مرشحًا للتأثيرات المسببة للسرطان أكثر من التعرض للمجال المغناطيسي.
في دراسة أجريت على عمال الألمنيوم الفرنسيين ، وجد أن معدل الوفيات والوفيات الناجمة عن السرطان من جميع الأسباب لا تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك التي لوحظت بالنسبة لعامة السكان الذكور في فرنسا (Mur et al. 1987).
نتيجة سلبية أخرى تربط التعرض للمجال المغناطيسي بنتائج السرطان المحتملة تأتي من دراسة مجموعة من العمال في مصنع كلورو قلوي حيث أدت التيارات 100 kA DC المستخدمة في الإنتاج الكهربائي للكلور إلى ظهور كثافات تدفق مغناطيسي ثابت ، في مواقع العمال ، والتي تتراوح بين من 4 إلى 29 طن متري. لم تظهر حالات الإصابة بالسرطان المرصودة مقابل المتوقعة بين هؤلاء العمال خلال فترة 25 عامًا أي فروق ذات دلالة إحصائية.
القياسات والوقاية ومعايير التعرض
خلال الثلاثين عامًا الماضية ، شهد قياس المجالات المغناطيسية تطورًا كبيرًا. أتاح التقدم في التقنيات إمكانية تطوير طرق قياس جديدة بالإضافة إلى تحسين الأساليب القديمة.
النوعان الأكثر شيوعًا من مجسات المجال المغناطيسي هما الملف المحمي ومسبار القاعة. تستخدم معظم عدادات المجال المغناطيسي المتاحة تجاريًا أحدها. في الآونة الأخيرة ، تم اقتراح أجهزة أشباه الموصلات الأخرى ، مثل الترانزستورات ثنائية القطب وترانزستورات FET ، كأجهزة استشعار للمجال المغناطيسي. إنها توفر بعض المزايا على تحقيقات Hall ، مثل الحساسية العالية ، والاستبانة المكانية الأكبر ، والاستجابة الترددية الأوسع.
يتمثل مبدأ تقنية قياس الرنين المغناطيسي النووي (NMR) في تحديد تردد الرنين لعينة الاختبار في المجال المغناطيسي المراد قياسه. إنه قياس مطلق يمكن إجراؤه بدقة كبيرة جدًا. يتراوح مدى القياس لهذه الطريقة من حوالي 10 طن متري إلى 10 تسنين ، مع عدم وجود حدود محددة. في القياسات الميدانية باستخدام طريقة الرنين المغناطيسي للبروتون ، بدقة 10-4 يمكن الحصول عليها بسهولة بجهاز بسيط ودقة 10-6 يمكن الوصول إليها باحتياطات واسعة ومعدات مصقولة. يتمثل العيب المتأصل في طريقة الرنين المغناطيسي النووي في قصره على مجال ذي تدرج منخفض ونقص المعلومات حول اتجاه المجال.
في الآونة الأخيرة ، تم أيضًا تطوير العديد من مقاييس الجرعات الشخصية المناسبة لرصد التعرض للمجالات المغناطيسية الثابتة.
يمكن تصنيف التدابير الوقائية للاستخدام الصناعي والعلمي للمجالات المغناطيسية على أنها تدابير التصميم الهندسي ، واستخدام مسافة الفصل ، والضوابط الإدارية. لا توجد فئة عامة أخرى من تدابير التحكم في المخاطر ، والتي تشمل معدات الحماية الشخصية (مثل الملابس الخاصة وأقنعة الوجه) ، للمجالات المغناطيسية. ومع ذلك ، فإن التدابير الوقائية ضد المخاطر المحتملة من التداخل المغناطيسي مع معدات الطوارئ أو المعدات الإلكترونية الطبية ولغرسات الأسنان والجراحة هي مجال اهتمام خاص. تتطلب القوى الميكانيكية المنقولة إلى الغرسات المغناطيسية (الحديد) والأجسام السائبة في منشآت الحقول العالية اتخاذ الاحتياطات للحماية من مخاطر الصحة والسلامة.
تنقسم تقنيات تقليل التعرض غير المبرر للمجالات المغناطيسية عالية الكثافة حول المنشآت البحثية والصناعية الكبيرة عمومًا إلى أربعة أنواع:
- المسافة والوقت
- التدريع المغناطيسي
- التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) والتوافق
- الإجراءات الإدارية.
كان استخدام علامات التحذير ومناطق الوصول الخاصة للحد من تعرض الأفراد بالقرب من منشآت المغناطيس الكبيرة الاستخدام الأكبر للتحكم في التعرض. تُفضل الضوابط الإدارية مثل هذه بشكل عام على الحماية المغناطيسية ، والتي قد تكون باهظة الثمن. يمكن تحويل الأجسام المغناطيسية الحديدية والمغناطيسية السائبة (أي مواد ممغنطة) إلى صواريخ خطيرة عند تعرضها لتدرجات مجال مغناطيسي مكثفة. لا يمكن تجنب هذا الخطر إلا عن طريق إزالة الأجسام المعدنية السائبة من المنطقة ومن الأفراد. يجب حظر عناصر مثل المقص ومبارد الأظافر والمفكات والمشارط من المنطقة المجاورة مباشرة.
تم تطوير أقدم إرشادات المجال المغناطيسي الثابت كتوصية غير رسمية في الاتحاد السوفيتي السابق. شكلت التحقيقات السريرية أساس هذه المواصفة القياسية ، والتي اقترحت أن شدة المجال المغناطيسي الثابت في مكان العمل يجب ألا تتجاوز 8 كيلو أمبير / م (10 طن متري).
أصدر المؤتمر الأمريكي لخبراء الصحة الصناعية الحكوميين TLVs لكثافة التدفق المغناطيسي الثابت التي يمكن أن يتعرض لها معظم العمال بشكل متكرر ، يومًا بعد يوم ، دون آثار صحية ضارة. بالنسبة للمجالات الكهربائية ، يجب استخدام هذه القيم كدليل في التحكم في التعرض للمجالات المغناطيسية الساكنة ، ولكن لا ينبغي اعتبارها خطًا حادًا بين المستويات الآمنة والخطيرة. وفقًا لـ ACGIH ، يجب ألا يتجاوز التعرض المهني الروتيني 60 طن متري في المتوسط على الجسم كله أو 600 طن متري للأطراف على أساس يومي مرجح بالوقت. يوصى باستخدام كثافة تدفق تبلغ 2 تيرابايت كقيمة سقف. قد توجد مخاطر على السلامة من القوى الميكانيكية التي يمارسها المجال المغناطيسي على الأدوات المغناطيسية المغناطيسية والغرسات الطبية.
في عام 1994 ، قامت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP 1994) بوضع اللمسات الأخيرة ونشر المبادئ التوجيهية بشأن حدود التعرض للمجالات المغناطيسية الثابتة. في هذه الإرشادات ، يتم التمييز بين حدود التعرض للعمال وعامة الناس. يتم تلخيص الحدود التي أوصت بها اللجنة الدولية المعنية بالحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP) للتعرضات المهنية والعامة للمجالات المغناطيسية الساكنة في الجدول 3. عندما تتجاوز كثافة التدفق المغناطيسي 3 طن متري ، يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة لمنع المخاطر من الأجسام المعدنية المتطايرة. قد تتأثر الساعات التناظرية وبطاقات الائتمان والأشرطة الممغنطة وأقراص الكمبيوتر سلبًا بالتعرض ل 1 طن متري ، ولكن لا يُنظر إلى هذا على أنه مصدر قلق لسلامة الأشخاص.
الجدول 3 - حدود التعرض للمجالات المغناطيسية الساكنة التي أوصت بها اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP)
|
خصائص التعرض |
كثافة التدفق المغناطيسي |
|
مهني |
|
|
يوم عمل كامل (متوسط الوقت المرجح) |
200 طن متري |
|
قيمة السقف |
2 T |
|
أطرافه |
5 T |
|
عامة الناس |
|
|
التعرض المستمر |
40 طن متري |
يمكن السماح بالوصول العرضي للجمهور إلى المرافق الخاصة حيث تتجاوز كثافة التدفق المغناطيسي 40 طن متري في ظل ظروف يتم التحكم فيها بشكل مناسب ، بشرط عدم تجاوز حد التعرض المهني المناسب.
تم تعيين حدود تعرض ICNIRP لمجال متجانس. بالنسبة للحقول غير المتجانسة (الاختلافات داخل المجال) ، يجب قياس متوسط كثافة التدفق المغناطيسي على مساحة 100 سم2.
وفقًا لوثيقة NRPB الأخيرة ، فإن تقييد التعرض الحاد لأقل من 2 تيرابايت سيؤدي إلى تجنب الاستجابات الحادة مثل الدوار أو الغثيان والآثار الصحية الضارة الناتجة عن عدم انتظام ضربات القلب (ضربات القلب غير المنتظمة) أو ضعف الوظيفة العقلية. على الرغم من النقص النسبي في الأدلة المستمدة من الدراسات التي أجريت على المجموعات السكانية المعرضة فيما يتعلق بالآثار المحتملة طويلة المدى للحقول العالية ، يرى المجلس أنه من المستحسن تقييد التعرض طويل المدى والمرجح زمنياً خلال 24 ساعة إلى أقل من 200 طن متري (عُشر) من تلك التي تهدف إلى منع الاستجابات الحادة). هذه المستويات مشابهة تمامًا لتلك التي أوصت بها اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP) ؛ ACGIH TLVs أقل قليلاً.
قد لا تتم حماية الأشخاص الذين لديهم أجهزة تنظيم ضربات القلب وغيرها من الأجهزة المزروعة التي يتم تنشيطها كهربائيًا أو المزروعات المغناطيسية بشكل كافٍ بالحدود الواردة هنا. من غير المحتمل أن تتأثر غالبية أجهزة تنظيم ضربات القلب من التعرض لحقول أقل من 0.5 طن متري. قد يتأثر الأشخاص الذين لديهم بعض الغرسات المغناطيسية أو الأجهزة التي يتم تنشيطها كهربائيًا (بخلاف أجهزة تنظيم ضربات القلب) بالمجالات التي يزيد ارتفاعها عن بضعة طن متري.
توجد مجموعات أخرى من الإرشادات التي توصي بحدود التعرض المهني: يتم فرض ثلاثة منها في مختبرات فيزياء الطاقة العالية (مركز ستانفورد الخطي المعجل ومختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا ، ومختبر تسريع سيرن في جنيف) ، ومبدأ توجيهي مؤقت في وزارة الولايات المتحدة من الطاقة (DOE).
في ألمانيا ، وفقًا لمعيار DIN ، يجب ألا يتجاوز التعرض المهني شدة مجال مغناطيسي ثابت تبلغ 60 كيلو أمبير / م (حوالي 75 طن متري). عند تعرض الأطراف فقط ، يتم تعيين هذا الحد عند 600 كيلو أمبير / م ؛ يُسمح بحدود شدة المجال حتى 150 كيلو أمبير / م للتعرضات القصيرة للجسم بالكامل (حتى 5 دقائق في الساعة).