Badania eksperymentalne i modelowe wrażliwości ludzi na pośrednie oddziaływanie pól elektromagnetycznych małych i średnich częstotliwości

Celem głównym projektu było opracowanie metody i kryteriów oceny zagrożeń bezpieczeństwa i zdrowia pracowników, związanych z wrażliwością na pośrednie oddziaływanie pola elektromagnetycznego małych i średnich częstotliwości (MSC), a także prezentujących je publikacji i materiałów informacyjnych.

 Badania zrealizowane w ramach projektu dotyczyły skutków pośredniego oddziaływania pola elektromagnetycznego MSC w środowisku pracy, dla którego jedną z miar jest tzw. prąd kończynowy. Oddziaływanie pośrednie występuje wówczas, gdy potencjały elektryczne ciała  i znajdujących się w jego otoczeniu obiektów elektroprzewodzących są zróżnicowane wskutek oddziaływania środowiskowego pola elektromagnetycznego. W konsekwencji podczas dotykania takich obiektów (najczęściej dłonią) między człowiekiem a obiektem przepływa prąd elektryczny. Pola MSC są to pola o częstotliwościach z zakresu 50 Hz – 0,1 MHz. Próg percepcji prądu kontaktowego, tj. natężenie prądu kontaktowego, przy którym poszczególne osoby odczuwają takie oddziaływanie, najczęściej w postaci lokalnego mrowienia lub ciepła w skórze, charakteryzuje indywidualną wrażliwość na pośrednie oddziaływanie pola elektromagnetycznego MSC. Przy silniejszych prądach kontaktowych wrażenia nasilają się, przechodząc stopniowo w odczucie bólu. Elektrodynamiczna i fizjologiczna charakterystyka tego zjawiska jest zależna od częstotliwości pola elektromagnetycznego, a relacjonowane w literaturze specjalistycznej progi percepcji są wysoce zindywidualizowane wśród pracowników. Niekontrolowana reakcja pracownika na odczucie prądu kontaktowego bywa przyczyną groźnych wypadków lub uciążliwości podczas pracy. Prąd kontaktowy jest jedną z miar narażenia pracowników na pola elektromagnetyczne, dla których limity są ustanowione w dyrektywie europejskiej 2013/35/UE.

 Opracowano i zbudowano laboratoryjne stanowisko oraz procedurę badań progu percepcji prądu kontaktowego MSC. Stanowisko i procedura zostały wykorzystane w kolejnych etapach realizacji projektu do przeprowadzenia badań progu percepcji prądu kontaktowego z udziałem ochotników (w zróżnicowaniu pod względem wieku i płci). Stanowisko umożliwia wytworzenie prądu kontaktowego o częstotliwości z pasma 50 Hz–0,1 MHz. Zbudowany układ eksperymentalny charakteryzują następujące parametry niesymetrycznego sygnału wyjściowego dla  obciążenia pojemnościowo-rezystancyjnego (1 kW): pasmo przenoszenia: 50 Hz – 300 kHz; napięcie wyjściowe w całym paśmie do: 100 Vp i prąd wyjściowy w całym paśmie do:  100 mAp.

 Z wykorzystaniem zbudowanego stanowiska laboratoryjnego przeprowadzono badania progu percepcji prądu kontaktowego z udziałem dorosłych pracowników. W badaniach uczestniczyły osoby w różnym wieku (24-67 lat; średnia: 42,3; mediana: 39; IQR 29,75-52,25), różnej płci (kobiety i mężczyźni w proporcji po 50% uczestników). Badania wykonano dla sygnału przemiennego, sinusoidalnie zmiennego, przy wybranych częstotliwościach prądu:  50 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 15 kHz, 30 kHz, 0,1 MHz i 0,2 MHz i przy zastosowaniu elektrod czynnych o rożnych powierzchniach (12-150 mm²), co umożliwiło zbadanie zależności progu percepcji od częstotliwości i powierzchni kontaktu, w zróżnicowaniu względem wieku i płci uczestników. Badania te potwierdziły dane literaturowe, wskazujące że minimalne wartości progu percepcji prądu kontaktowego rosną wraz z częstotliwością prądu, a wrażliwość kobiet na prądy kontaktowe jest wyższa w stosunku do mężczyzn (natężenia prądu kontaktowego, przy którym kobiety uczestniczące w badaniach zgłosiły odczucie przepływu prądu były niższe niż u mężczyzn). Wyznaczone progi percepcji prądu kontaktowego dla częstotliwości do 1 kHz są istotnie mniejsze od limitów prądu kontaktowego podanych w dyrektywie 2013/35/UE – niezależnie od powierzchni kontaktu. W przypadku oddziaływania pola elektromagnetycznego  z takiego pasma częstotliwości, limity określone w dyrektywie nie stanowią więc ochrony przed zagrożeniami bezpieczeństwa jakie mogą wynikać z niespodziewanego odczuwania prądów kontaktowych. Natomiast przy większych częstotliwościach próg odczuwania prądu kontaktowego staje się zarówno wyższy od limitu określonego w dyrektywie, jak również zależny od powierzchni kontaktu. W związku z tym można w takich warunkach przyjąć, że limity określone w dyrektywie zabezpieczają pracowników przed niepożądanymi skutkami pośredniego oddziaływania pola elektromagnetycznego MSC, a odpowiedni sposób dotykania do obiektów metalowych może być traktowany jako środek ochrony przed zagrożeniami bezpieczeństwa.

 Ponadto przeprowadzono szczegółową analizę wyników badań oraz wynikających z nich wniosków praktycznych w kontekście zasad ochrony pracowników przed pośrednimi zagrożeniami elektromagnetycznymi (przejawiającym się rażeniem prądami kontaktowymi – kończynowymi) i kontroli takich zagrożeń w miejscu pracy oraz wymagań polskiego prawa pracy, zaleceń międzynarodowych i dyrektywy UE, a także przeglądu danych literaturowych, dotyczących pól elektrycznych i magnetycznych MSC w kontekście ochrony przed pośrednim oddziaływaniem pól elektromagnetycznych. W jej wyniku opracowano założenia do wprowadzenia do polskiego prawa pracy, bazujących na dyrektywie 2013/35/UE, kryteriów oceny takich zagrożeń (tj. limitów prądu kończynowego na stanowisku pracy) celem ochrony pracowników przed niepożądanymi skutkami percepcji prądu kontaktowego MSC oraz zasad ich wykorzystania w systemie stosowania środków ochronnych w przedsiębiorstwach. Ze względu na wykazaną przeprowadzonymi badaniami możliwość percepcji prądu kończynowego o natężeniu znacznie niższym od limitów prądów kończynowych wskazano na konieczność stosowania odpowiednich środków profilaktycznych w przestrzeni pola elektromagnetycznego stref ochronnych, niezależnie od poziomu prądów kończynowych na stanowisku pracy. W razie konieczności zbadania skuteczności takich środków ochronnych zastosowane mogą być bezpośrednie pomiary prądów kończynowych z wykorzystaniem pomiarów indukcyjnych. Jednak badania tego typu ze względu na włączenie ciała człowieka w obwód pomiarowy wymagają zachowania szczególnych środków ostrożności i powinny być realizowane przez wyspecjalizowane ośrodki naukowe.

Projekt II.P.15. Zmienność prądu kończynowego zmierzonego 2 miernikami indukcyjnymi (M1 i M2) na stawie skokowym osób przebywających w określonym miejscu pracy w pobliżu anten nadawczych, przy złożonych warunkach propagacji pola elektromagnetycznego – badania z udziałem 7 ochotników dotykających całą dłonią do pasywnego obiektu metalowego (stojących na suchym podłożu betonowym boso (B) lub w butach (S)) [Karpowicz  i wsp. ICATE 2016]
 

W ramach upowszechniania osiągniętych wyników, opracowano obszerną publikację prezentującą szczegółowo specyfikę pośredniego oddziaływania pola elektromagnetycznego MSC oraz związanych z nim zagrożeń bezpieczeństwa i zdrowia w miejscu pracy, a także zasad ochrony przed takimi zagrożeniami, która planowana jest do publikacji jako monografia. Opracowano również i zweryfikowano podczas szkoleń specjalistycznych syntetyczne materiały  informacyjne prezentujące zasady oceny omawianych zagrożeń zawodowych i ochrony pracowników, których upowszechnienie planowane jest poprzez serwis internetowy CIOP-PIB. Ponadto wnioski z przeprowadzonych badań wykorzystano podczas opracowywania opublikowanych w czerwcu 2016 r. rozporządzeń Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej wdrażających w Polsce wymagania dyrektywy 2013/35/UE.

 Wyniki realizacji projektu zaprezentowano na 6 konferencjach międzynarodowych i krajowych, 9 szkoleniach specjalistycznych oraz w 4 publikacjach.