ایمنی در میدان های مغناطیسی

تاريخ : ۱۳۹۲/۳/۱۳

ايمنی در ميدان های مغناطيسی

هر جا كه الكتریسیته وجود دارد ارتعاشات مغناطیسی نیز وجود دارند و در واقع میدان  جاذبه زمین، خود یك مغناطیس بزرگ است. میدان های مغناطیسی در همه جا به وفور یافت می شود، نظیر خانه ها، ادارات امروزی كه بستگی به میزان مصرف نیروی الكتریكی مورد نیاز روزانه آنها دارد. میدان های مغناطیسی اطرافمان را می توان كاهش داد. در واقع این كار به تنهایی و بدون در نظر گرفتن الكتریسیته امكان پذیر نخواهد بود.
تا صد سال پیش مواجهه انسان با میدان های مغناطیسی منحصر به منابع طبیعی تولید آن بود. بشر در تمام دوران زندگی خود روی كره زمین در تماس با میدان های مغناطیسی ضعیفی با شدت حدود 30 تا 70 میكرو تسلا بوده است. به هنگام طوفان های خورشیدی به میزان شدن میدان های مغناطیسی در روی زمین افزوده می شود. مطالعات اپیدمیولوژیكی ارتباط مواجهه افراد با میدان های مغناطیسی را با اثرات سوء فیزیولوژیكی از جمله ناراحتی های روانی، اختلال در سیستم قلبی- عروقی در انسان نشان داده است.
میدان های مغناطیسی بسیار بیشتر از مقادیر طبیعی در تمامی صنایعی كه به نوعی از الكتریسیته استفاده می كنند وجود دارد.
تشعشعات الكترومغناطیسی معمولا در خانه ها و ادارات به میزان كمتر از 1 میكرو تسلا یافت می شوند. انتقال نیرو حاصل از امواج مغناطیسی با ولتاژ كمتر400 كیلو ولت حدود 20 میكرو تسلا است. همچنین میدانهای خطوط نیروی كمتر از 20 كیلو ولت در مناطق مسكونی، بطور متوسط 2 تا 3 میكرو تسلا است و فقط در فاصله ای به طول 10 متر قدرت میدان كمتر از 1 میكرو تسلا كاهش می یابد.
آزمایشات انجام گرفته نشان داده اند كه میدان های مغناطیسی ELF آثار زیانباری روی بهداشت و سلامت افراد دارند. مقادیر مجاز از سوی كشورهای بزرگ صنعتی در زمینه مواجهه افراد با این میدان ها وضع گردیده كه یقینا با توجه به اثرات بهداشتی میدان های مغناطیسی است. ارزیابی میزان مواجهه حرفه ای در ساختن محیطی ایمن برای افراد شاغل مفید بوده و آن ها را از خطرات احتمالی تماس های بیشتر از حد مجاز مصون نگاه خواهد داشت.

پژوهش های گذشته

در سال 1935 Dulland Dull 4000‎ مورد اختلالات عصبی و خودكشی  را در یك دوره 5 ساله در شهرهای كپنهاك و زوریخ ارائه دادند و ارتباط آنها را با 67 طوفان مغناطیسی بیان نمودند.
در مطالعات اپیدمیولوژیك دیگر افزایش شیوع تعداد سرطان ها در كارگرانی كه در میدانهای مغناطیسی خطوط انتقال نیرو با فركانس های 50 تا 60 هرتز هستند گزارش شده است.
A.M. Koehler از دانشگاه هاروارد گزارشی از احساس درد ملایمی در دندانهای فردی كه در تماس با میدان های مغناطیسی یكنواخت با شدت 20000 گوس برای مدت 15 دقیقه بود را ارائه نمود.

میدان های مغناطیسی

میدان مغناطیسی در محیط اطراف هر آهن ربا خاصیتی به وجود می آید كه به موجب آن به هر عقربه مغناطیسی یا هر آهن ربای دیگر واقع در آن نیرو اعمال می شود. میدان مغناطیسی را با نماد B نمایش می دهند و یكای میدان مغناطیسی در SI تسلا می باشد.
یك تسلا واحد نسبتا بزرگی برای میدان های مغناطیسی است. در تكنولوژی و علوم كاربردی برای میدان مغناطیسی واحد كوچكتری به كار می برند كه ‏یك گوس نام دارد و با نماد G نمایش می دهند.
تسلا 4-10= یك گوس
بزرگی میدان مغناطیس زمین در نقاط مختلف زمین یكسان نیست ولی مقدار متوسط آن حدود 5-10*3 تسلا یا 3/0 گوس است.
میدان های مغناطیسی را بطور كلی می توان در دودسته بررسی نمود:
  • میدان های مغناطیسی طبیعی به عنوان میدان هایی كه ناخواسته در مواجهه با آن هستیم.
  • میدان های مغناطیسی مصنوعی یا ساخته بشر كه از منابع متعددی ساطع می شوند و شدت ها و بسامدهای آن ها گستره وسیعی دارند.
بطور كلی میدان های مغناطیسی متناوب (AC)  مربوط به شبكه های برق شهری، مخابرات و وسایل خانگی خیلی ضعیف تر از میدان های مغناطیسی مستقیم (DC) هستند.
میدان الكتریكی: در اطراف یك جسم دارای بار میدان الكتریكی وجود دارد كه اثر آن به صورت نیرو الكتریكی وارد بر بارهای موجود در آن میدان ظاهرمی شود. این تاثیر كه مداوما در اطراف جسم A كه دارای بار الكتریكی است یك میدان الكتریكی وجود دارد و اگر جسم دارای بار B در میدان قرار گیرد و بر آن نیرو الكتریكی وارد می شود. این تاثیر كه در اطراف هر جسم دارای بار وجود دارد را میدان الكتریكی می نامند واحد آن V/m می باشد.

شدت میدان الكتریكی

نیروی وارد بر یكای الكتریكی مثبت در هر نقطه از میدان می باشد. واحد آن N/C یا M/S می باشد.
تاثیرات میدان های الكترومغناطیس روی بدن انسان
در مورد اثرات بیولوژیكی میدان های مغناطیسی یكنواخت روی انسان شواهد متعددی در دسترس می باشد.
گزارش نتایج مطالعات در اتحادیه جماهیر شوروی روی شاغلین در تماس با میدان های مغناطیسی دائمی را داده اند: برادی كاردی – تاكیكاردی – كاهش فشار خون شریانی با علائم تحریك پذیری، خستگی، تغییر در اشتها، سردرد نیز مشاهده شده است تغییر در الكتر آنسفالوگرام (EEG) مخصوصا تحریكات نوری در كاركنان همراه با خارش، سوزش، كرختی مو، ایجاد نقوش رنگی روی پوست دست گزارش شده است. البته به شدت میدانهای مغناطیسی كه سبب ایجاد چنین علائمی شده اند اشاره نشده است.‏
به دلیل اینكه میدان های مغناطیسی می تواند توسط فعالیت بعضی از اندام ها مثل ضربان قلب و مغز ایجاد شود می توان حدس زد كه كاركنان شاغل در مواجهه با میدان های مغناطیسی یكنواخت با شدت زیاد فعالیت الكتریكی مغز و قلبشان تحت تاثیر خطوط نیرویی كه در اطراف آن ها وجود دارد قرار می گیرد. همچنین اثر میدان های مغناطیسی روی رفتار آدمی و دستگاه عصبی (CNS) توسط محققین اثبات شده است.
كسانی كه در داخل اعضای بدن خود قلب مصنوعی دارند یا در بدنشان پلاتین یا اجسام فلزی قرار دارد نباید در مواجهه با چنین میدان هایی قرار گیرند البته بدلیل طبیعت خاص شغلشان، اجتناب از مواجهه با میدان های مغناطیسی برای این افراد امكان ندارد .

اجزای دستگاه اندازه گیری میدان های الكتریكی و مغناطیسی

دستگاه الكترومغناطيس سنج از قسمتهای زير تشكيل شده است:
  1. سوئيچ اندازه گيری رنج
  2. سوئيچ Off و On جهت خاموش و روشن كردن دستگاه
  3. صفحه اندازه گيری يا نشانگر LCD
  4. سيم پيچ اندازه گيری كننده ميدان های الكتريكی و مغناطيسی
  5. دكمه فيلتر
  6. محل باطری
  7. نشانگر هشدار باطری
  8. نشانگر فيلتر
  9. ميزان اندازه گيری شده
  10. رديف های نشانه
  11. كميت اندازه گيری
  12. مقدار عدد صفحه نمايش * 1000
با شدت ميدان سنج 667922، می توان ميدان های الكتريكی متناوب را در محدوده 2000- 0 ولت بر متر و ميدان های مغناطيسی در محدوده 20000 – 0 نانوتسلا را اندازه گيری كرد. 
محدوده فركانس 16 تا 100 كیلو هرتز می باشد. دكمه فیلتر (v) محدود فركانس را به 500 – 16 هرتز تغییر می دهد و ســبب می شود اجــــزاء فركانس پایین تشـــخیص داده شود (مثل ولتاژهای اصلی در 50 هرتز) و اجزایی كه توسط وسایل با فركانس بالاتر تولید می شوند (مثل مانیتور های كامپیوتر). هنگامی كه فیلتر روشن است، علامت (~) در سمت چپ صفحه نمایش ظاهر می شود.
حدود مجاز تماس با میدان های الكتریكی پایا و با فركانس 30 KHz و كمتر از آن
پرتوگیری شغلی در فركانس صفر هرتز تا 100 هرتز نباید از شدت میدان 25 كیلو ولت برمتر بیشتر باشد. در فركانس 100 هرتز تا 4 كیلو هرتز مقدار سقف شدن میدان از رابطه زیر بدست می‌آید.
حد تماس شغلی برحسب (‏V/M) 

F: فركانس بر حسب هرتز

مقدار سقف حد تماس برای فركانس‌های 4 كیلوهرتز تا 30 كیلوهرتز 625 ولت بر متر می‌باشد. این مقادیر سقف برای فركانس‌های صفر تا 30 كیلوهرتز برای بخشی از بدن و نیز برای تمام بدن در نظر گرفته می‌شود. میزان حدود مجاز تماس با میدان های مغناطیسی با فركانس 30 KHz و كمتر از آن پرتوگیری شغلی در گسترة فركانسی 300 هرتز تا 30 كیلو هرتز نباید از مقدار سقف 0.2 mT تجاوز نماید.
مقادیر سقف برای فركانس‌های 300 هرتز تا 30 كیلوهرتز شامل پرتوگیری تمام بدن و همچنین قسمتی از بدن می‌باشد.
مقدار حد تماس شغلی برای فركانس‌های كمتر از 300 هرتز در ناحیه دست ها و پاها با ضریب 10 و همچنین بازو و ساق پا با ضریب 5 می‌تواند افزایش یابد.
پرتوگیری شغلی در گسترة فركانسی یك تا 300 هرتز از طریق رابطه زیر بدست می‌آید.

B: حد تماس شغلی شار مغناطیسی میلی تسلا

حداكثر چگالی شار مجاز در فركانس 60 هرتز 1 میلی تسلا می‌باشد.
میزان حد مجاز تماس با میدان های مغناطیسی پایا
مقادیر حد تماس شغلی با شدت های شار مغناطیسی پایا به مقادیری اشاره دارد كه به نظر میرسد چنانچه تقریباً كلیه شاغلین به طور مكرر در روزهای متوالی در مواجهه با آن قرار گیرند اثر سوء بر سلامت آنان عارض نگردد. مقادیر تعیین شده باید به عنوان راهنما جهت كنترل مواجهه با میدان های مغناطیسی پایا استفاده شود نباید به‌ عنوان مرز مشخصی بین ایمنی و خطر تلقی گردد.
بهداشت حرفه ای: ایمنی در میدانهای مغناطیسی

روش های اندازه گيری ميدان های الكتريكی و مغناطيسی

برای اندازه گيری ميدان های الكتريكی و مغناطيسی حاصل از جريان های الكتريسيته لازم است ،جهت صفحه گيرنده دستگاه عمود بر جهت ميدان الكتريكی و مغناطيسی قرار گيرد، در غير اينصورت شدت های بدست آمده از ميدان ها غير واقعی خواهد بود.
ابتدا براي اندازه گيری ميدان الكتريكی، سوئيچ اندازه گيری رنج را چرخانده و بر روی حالتی قرار می دهيم، تا بتوان بوسيله دستگاه، شدت ميدان الكتريكی را بر حسب V/m بدست آورد. سه حالت بالای سوئيچ مربوط به شدت ميدان های الكتريكی و سه حالت پايين آن مربوط به شدت ميدان های مغناطيسی است. ابتدا دستگاه را بر روی كمترين رنج قرار داده و شدت ميدان مورد نظر را اندازه گيری می كنيم، وجه كارگرانی كه از وسايل تظيم كننده ضربان قلب استفاده می كنند، نبايستی در نزديكی آن ها قرار بگيرند.
در صورتی كه  شدت میدان بالاتر از رنج داده شده به دستگاه باشد، یك خط عمودی در سمت چپ صفحه نمایشگر دستگاه ظاهر می شود.در این حالت لازم است رنج اندازه گیری دستگاه را بالا برد. در رنج پایین ،دستگاه قادر است میدان های الكتریكی را تا شدت 20 ولت بر متر اندازه گیری نماید. در صورت وجود میدان های الكتریكی با شدت بالاتر از رنج های 20-200 و یا 200-2000 استفاده می كنیم. دستگاه برای نشان دادن شدت میدان های بالای 99 ولت بر متر، ‏مضرب عدد 1000 را بر روی صفحه نمایش نشان داده و با علامتی كه در گوشه سمت راست صفحه ظاهر می شود، نشان می دهد كه این عدد بایستی در عدد 1000 ضرب شود، لذا برای قرائت شدت میدان مورد نظر لازم است عدد موجود در صفحه نمایش در عدد 1000 ضرب شود. در مورد میدان های مغناطیسی نیز وضعیت به همین صورت است.
ابتدا سوئیچ اندازه گیری را چرخانده و در وضعیتی قرار می دهیم كه شدت میدان های مغناطیسی بر حسب نانو تسلا اندازه گیری شود. رنج پایین دستگاه برای اندازه گیری شدت میدان های مغناطیسی بین 0-200 نانو تسلا خواهد بود.در صورت وجود میدان های مغناطیسی با شدت بالاتر از رنج های 200-2000 و 2000-20000 نانو تسلا استفاده می شود. این دستگاه قادر است میدان های مغناطیسی تا شدت 20000 نانو تسلا را نشان دهد، اما در صورت وجود میدان مغناطیسی با شدت بالاتر، تنها یك خط عمودی در گوشه سمت چپ صفحه نمایش ظاهر می شود.
در هر ایستگاه شدت میدان های الكتریكی و مغناطیسی در دو نقطه، اندازه گیری می شود
  1. بر روی سینه كارگر ویا اپراتوری كه در تماس با دستگاه است
  2. اندام های انتهایی كارگر (پاها)
در صورتی كه شدت میدان های موجود بالاتر از رنج اندازه گیری دستگاه باشد، اندازه گیری ها در فواصل 1 و 2 متری از منبع بر روی دوایر متحد المركز انجام می شود و گستره شدت میدان ها در اطراف منبع مشخص می شود.

راهکارهای كنترل میدان های الكترومغناطیس در محیط كار

چگالی شار مغناطیسی با افزایش فاصله از منبع ایجاد جریان مغناطیسی سریعاً كاهش می یابد. پس مهمترین اصل در كنترل مواجهه با میدان های الكترومغناطیس اصل فاصله می باشد و كارگران در حالت نشسته با میانگین های چگالی شار مغناطیسی بالاتری در مقایسه با حالت ایستاده قرار دارند. برای اینكه جوشكاران از میدان های الكترومغناطیس كمتر متأثر شوند باید از آن میدان فاصله بگیرند. به همین خاطر نیز ترانس ها از جوشكاران باید با فاصله قرار گیرند.
اگر ترانس نزدیك كارگر باشد و كارگر بطور مستمر در كنار آن كار می كند بهتر است با تدابیری فاصله بین منبع و فرد افزایش یابد. در مورد نقطه جوش پرتابل، امكان فاصله گرفتن از دستگاه وجود ندارد، تنها می توان با كاهش میزان تماس، از اثرات مخرب این میدان ها بر روی بدن كارگران جلوگیری كرد. در مورد این دستگاه ها باید به این نكته توجه كرد كه به هیچ وجه كارگرانی كه از وسایل تظیم كننده ضربان قلب استفاده می كنند، نبایستی در نزدیكی آن ها قرار بگیرند.