Журнал «Безопасность и охрана труда» № 1, 2008
Оценка электромагнитных излучений от персональных компьютеров
Л. О. Мырова, ученый секретарь, начальник отдела ФГУП Московский научно-исследовательский радиотехнический институт
Электромагнитное излучение, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц: электрическую (Е) и магнитную (Н) составляющие, и их оценка производится раздельно. Пример спектральной характеристики излучений ПК в диапазоне 10 Гц — 400 кГц приведен на диагр. 1.
Излучающие устройства в дисплеях Основными источниками электромагнитного излучения видеодисплейного терминала являются электронно-лучевая трубка, узлы разверток, импульсный источник питания, видеоусилитель. При соударении электронов с передней стенкой электронно-лучевой трубки (экрана) в результате торможения электронов возникают различные излучения. Кроме этого, для разгона электронов используется высокое — порядка десятков киловольт — напряжение, и вокруг монитора присутствует электростатическое поле, наиболее активное за его корпусом и по бокам. В обычных — и всё еще достаточно широко используемых на рабочих местах — терминалах с применением электронно-лучевых трубок (далее — ЭЛТ), имеют место три различных процесса, которые дают вклад в увеличение переменных электрических излучений:
Результаты измерений электромагнитного поля дисплеев Авторы книги [2] отмечают факт наличия зоны выхода за пределы норм и сложную форму распределения электромагнитных излучений, которая в ряде случаев может приводить к большей опасности облучения соседей по рабочему помещению, нежели пользователей данного ПК. Авторами обращается внимание на тот факт, что на одной из моделей испытанных мониторов имеются знаки соответствия требованиям MPRII и подтверждения параметров, проставленные испытательной фирмой TUF (Германия). Однако, как видно из рисунка 1 и 2, нормы MPRII в первом диапазоне (5 Гц… 2 кГц) и по электрической, и по магнитной составляющей превышены в десятки раз.
Сегодня на рынке представлено огромное количество персональных компьютеров и защитных фильтров, но по данным Центра по электромагнитной безопасности, среди компьютеров, которые находятся в эксплуатации в различных организациях, лишь 10 — 15% полностью удовлетворяют требованиям шведского стандарта 1990 года. Безусловно, каждое изделие должно иметь сертификат безопасности. Даже среди самых дорогих выпускаемых за рубежом 17″ дисплеев далеко не все имеют ЭЛТ с противобликовой обработкой. Единичные типы имеют покрытие AGRAS (антиблик, антистатик, контрастирование), чуть больше дисплеев с покрытием ARAS (антиблик, антистатик) и ARAG (антиблик, контрастирование). Некоторые фирмы, например NEC в модели Multi-Sync 5 Fge, не наносят антиблик, а рекомендуют устанавливать защитный фильтр. Чтобы не было заметно мельканий, в соответствии с рекомендацией VESA (Ассоциация стандартов по видеоэлектронике) эргономичный современный дисплей должен иметь частоту кадров не менее 75 Гц при всех диапазонах разрешающей способности от 640×480 до 1280×1024. Поэтому в настоящее время потребителю приходится изыскивать пути, с помощью которых он мог бы получить сведения о реальных значениях излучательных характеристик оборудования. Ситуация осложняется тем, что большинство помещений, и особенно в домах старой постройки, спроектировано без учета требований по разводке электрических проводов. В связи с этим необходимо проводить замеры и фоновых электромагнитных излучений. В табл. 1 представлены данные Государственного комитета по санитарно-эпидемиологическому надзору по излучательным характеристикам некоторых моделей персональных компьютеров.
Как видно из таблицы, ряд представленных в ней мониторов не удовлетворяет требованиям международных стандартов (MPR 1990:08), что еще раз указывает на необходимость повсеместного контроля за излучательными характеристиками оборудования, которым укомплектованы рабочие места операторов. В течение 1994 — 1996 годов сотрудниками Центра электромагнитной безопасности при участии сотрудников Лаборатории измерения параметров электромагнитной совместимости ВНИИФТРИ и Лаборатории электромагнитных волн НИИ медицины труда РАМН проводились измерения электромагнитных излучений непосредственно на рабочих местах пользователей. Всего были проведены измерения на 474 рабочих местах, оснащенных мониторами 72 типов 1990 — 1996 годов выпуска. Своеобразные «рекорды» — максимальные значения излучений, зафиксированные на рабочих местах пользователей ПК, — приведены в табл. 2.
В 1998 году Северо-Западным научным центром гигиены и общественного здоровья Министерства здравоохранения выполнена работа по контролю соответствия уровней ЭМИ на рабочем месте пользователя требованиям гигиенических норм РФ. Данные о зафиксированных значениях излучений при обследовании более 120 рабочих мест пользователей ПК приведены в табл. 3.
Шведский институт защиты от излучений, соразработчик спецификаций стандарта безопасности MPR II, в своем отчете приводит результаты измерений электромагнитных излучений 150 моделей мониторов (табл. 4).
Средства защиты от излучений персональных компьютеров Спектр излучения компьютера включает в себя рентгеновскую, ультрафиолетовую и инфракрасную области спектра, а также широкий диапазон электромагнитных волн других частот. Опасность рентгеновских лучей считается сейчас специалистами пренебрежимо малой, поскольку этот вид лучей поглощается веществом экрана. В отличие от ионизирующего излучения низкочастотные излучения не могут расщеплять или ионизировать атомы, и раньше считалось, что неионизирующее излучение не может вредно влиять на организм, если оно недостаточно сильно, чтобы вызвать тепловые эффекты или электрический шок. Однако результаты лабораторных экспериментов говорят о другом. В исследованиях было обнаружено, что электромагнитные излучения частотой 50 Гц могут инициировать биологические сдвиги (вплоть до нарушения синтеза ДНК) в клетках животных. Эпидемиологические исследования и работы другого рода показали, что существует связь между нахождением в местах, где проходят линии электропередач, и возникновением опухоли у детей. Особенно поразил тот факт, что электромагнитные волны обладают необычным свойством: опасность их воздействия совсем не уменьшается при снижении интенсивности излучения, а некоторые электромагнитные излучения действуют на клетки лишь при малых интенсивностях излучения или на конкретных частотах. Используется и полезное действие дозированных УВЧ излучений, но, как уже говорилось, низкочастотные поля при продолжительном облучении сидящих у ПК людей могут привести к нарушениям самых различных физиологических процессов. Антибликовые, контрастирующие фильтры на экранах дисплеев могут одновременно защищать от электростатического потенциала и в определенной степени — от электрической составляющей переменного электромагнитного излучения. У современных дисплеев экран покрывается почти прозрачным слоем металла, который заземляется. Это делается для того, чтобы уменьшить излучения от монитора. Но экран все же излучает, и излучение можно ослабить с помощью внешнего защитного фильтра, обязательно с заземляемым проводящим покрытием. К настоящему времени испытано очень много образцов различных типов защитных фильтров. К сожалению, многие из проверенных защитных фильтров либо мало эффективны, либо вовсе ни от чего не защищают. В литературе известно несколько названий фирм, которым выданы сертификаты соответствия: «Эргон», «Русский щит» (Россия) и фирм OCLI и 3М (США). Однако, без сомнения, таких фирм намного больше, но услышьте специалистов: «…не все фильтры одинаково полезны!» Установка даже самого хорошего защитного фильтра на ЭЛТ лишь в 2 — 4 раза может снизить уровень облучения сидящего перед экраном ПК человека, уменьшая электрическую составляющую ЭМИ в непосредственной близости от экрана, и вовсе не снизит, а может даже увеличить интенсивность поля в стороны от экрана по оси ЭЛТ на расстояниях более 1 — 1,5 м. Указываемые в рекламных материалах и в документации на защитные фильтры значения по ослаблению переменного электрического излучения в 95…99% относятся к стендовым испытаниям этих фильтров и никогда не достигаются в реальных условиях на рабочих местах. С результатами стендовых испытаний совпадает на рабочих местах только величина ослабления фильтром электростатического потенциала экрана дисплея. Это означает необходимость комплексной оценки электромагнитной обстановки в рабочих помещениях с компьютерами (в дисплейных классах, в операторских залах вычислительных центров и т. п.) с учетом взаимного расположения рабочих мест. Для снижения потенциально опасного излучения видеотерминалов целесообразно предпринимать специальные меры защиты от низкочастотных полей. Поскольку источник высокого напряжения дисплея — строчный трансформатор — помещается в задней или боковой части терминала, уровень излучения со стороны задней панели дисплея выше, причем стенки корпуса не экранируют излучение. Поэтому пользователям следует находиться не ближе чем на 1,2 метра от задних или боковых поверхностей соседних терминалов. К сожалению, на защитные фильтры не существует никаких общегосударственных нормативных документов. Известна только шведская методика испытаний фильтров, которой пользуются и в России. Планируется подготовка проекта государственного стандарта России на защитные фильтры. Как уже было сказано, уровень ЭМИ в значительной степени зависит от типа и качества электропроводки. В рабочих помещениях ВЦ и дисплейных классах может отсутствовать общее заземление и третий контакт вилки. В этом случае ПК оказывается «висящим» в воздухе, что существенно увеличивает уровень ЭМИ. Кроме того, низкочастотные поля излучаются и электроприборами, и люминесцентными лампами, и жгутами проводов, которые нередко оплетают рабочие места. Уровни электрических излучений, создаваемых мониторами некоторых типов, изменяются до пяти раз в зависимости от ориентации вилки питания монитора (системного блока при питании монитора через системный блок) в сетевой розетке. И используемые в настоящее время методики испытаний мониторов на электромагнитную безопасность (при их сертификации) не предусматривают проверку уровня излучений при различной ориентации вилки питания. Таким образом, не исключено, что прошедший сертификацию монитор будет излучать с уровнем, который превышает экологически безопасные санитарные нормы.
Конструкции экранов Способы снижения уровней излучений, воздействующих на человека, разрабатываются в следующих направлениях:
Выбор защитного экрана Чтобы сделать рациональный выбор защитного экрана, необходимо иметь полную информацию об излучательных характеристиках персонального компьютера. Если электромагнитное излучение от компьютера удовлетворяет требованиям международных стандартов, то нет необходимости в приобретении фильтра, снижающего электромагнитное излучение, а необходимы антибликовый фильтр и фильтр, снимающий электростатический потенциал. Если невозможно получить точную информацию о реальных излучательных характеристиках компьютера, то даже при наличии сертификата соответствия Госстандарта России необходимо использование защитного экрана для снижения электромагнитного излучения компьютера до безопасных значений. При этом визуальные характеристики экрана должны соответствовать условиям работы конкретного оператора. Желательно проведение добровольной сертификации экрана на соответствие техническим условиям. Следует, однако, проводить испытания экранов в комплексе с монитором, на котором будет установлен данный экран.
«Безопасность» ноутбуков Несколько лет назад существовало мнение, что портативные компьютеры типа ноутбуков безопасны для пользователей и не нуждаются в таких дополнительных мерах защиты, как приэкранные фильтры. В основе подобных представлений лежал тот факт, что в портативных компьютерах используются экраны на основе жидких кристаллов, которые не генерируют вредных излучений, присущих обычным мониторам с электронно-лучевой трубкой. Электростатическое поле и рентгеновское излучение у жидкокристаллических (далее — ЖК) экранов действительно отсутствуют, но что касается электромагнитных излучений, то исследования показали: во многих портативных компьютерах оно значительно превышает экологические нормативы. Нормативы шведского стандарта MPR II, рекомендованные Советом Европейского экономического сообщества для стран ЕЭС, распространяются на дисплеи, содержащие электронно-лучевые трубки. Однако если уровни излучения от дисплеев с ЭЛТ нормируются исходя из требований безопасности, то логично оценить соответствие этим нормам и аппаратуры с ЖК-экранами. Ведь эти ПК обычно располагаются ближе к пользователю и, следовательно, источники излучения будут с большей вероятностью воздействовать на области жизненно важных органов человека, тем более что зачастую пользователи ноутбуков имеют привычку располагать свой компьютер на коленях. Электронно-лучевая трубка — не единственный источник излучения. Поля могут генерироваться преобразователем напряжения питания (при работе от электросети), схемами управления и формирования информации на дискретных ЖК-экранах и другими элементы аппаратуры. Для ПК с ЖК-экранами свойственны два режима электропитания — от встроенного аккумулятора или от сети. В первом случае, как показали измерения, излучения, естественно, меньше, но они существуют, причем в диапазонах частот, упомянутых в MPR II. В режиме электропитания от сети портативный компьютер излучает электрическую составляющую переменного электромагнитного поля, мало отличающуюся по интенсивности от ПК с дисплеями на ЭЛТ. На рис. 11 приведены напряженности переменного электрического поля ноутбука фирмы Epson на двух расстояниях от центра клавиатуры — 30 см (реальное расстояние при работе с ЖК-экраном с диагональю порядка 10«) и 50 см (по методике MPR II). Как видно на рисунках, излучения существенно превышают нормы и в первом, и во втором диапазонах и имеют своеобразную конфигурацию.
При питании от аккумулятора у большинства портативных ПК напряженность поля в первом диапазоне заметно превышает норму, а во втором превышение отмечено только справа и сзади от экрана. В качестве примера на рис. 12 приведены картины поля ноутбука фирмы Samsung в двух режимах питания.
Не только самому пользователю ноутбука, но и его соседям по самолетным креслам или по салону автомобиля есть над чем задуматься. Особую заботу о своем здоровье следует проявить человеку, сидящему впереди справа от пользователя, работающего у компьютера. Именно в этом направлении все исследованные образцы излучали наиболее сильно. Результаты измерений в другом эксперименте показатели, что в первом диапазоне частот при питании ПК и от сети, и от аккумулятора ни в одном направлении нормы MPR II не выполняются в большинстве испытанных образцов. Были исследованы пять типов портативных компьютеров типа ноутбук, произведенных известными зарубежными фирмами. Измерения проводились на расстояниях, отсчитываемых от центра клавиатуры, поскольку она, как правило, неотделима от экрана. С учетом особенностей использования портативных ПК дополнительно были оценены уровни излучений на меньших расстояниях, чем это предусмотрено стандартом MPR II. Излучение измерялось по восьми направлениям от портативного компьютера. Лишь один — Epson —при питании от аккумулятора соответствовал нормам. В диапазоне высоких частот положение пользователя несколько лучше, и лишь один компьютер — Samsung — соответствовал экологическому стандарту при обоих режимах электропитания. Уровни электромагнитного излучения портативных компьютеров превышают нормативные параметры для многих компьютеров с мониторами на ЭЛТ. Для повышения электромагнитной безопасности мониторов с ЭЛТ фирмами были предприняты специальные меры, ведь продать такой компьютер без сертификата безопасности по визуальным и эмиссионным параметрам трудно. Что касается портативных компьютеров, то на все предложения провести испытания торгующие организации отвечают до боли просто: «Берут и так!»