Stanowiska pracy
KOMPUTEROWE STANOWISKO PRACY

 

Stacjonarne urządzenia komputerowe - rozpoznanie i ocena pola elektromagnetycznego w przestrzeni pracy

 

Autorzy: dr inż. KRZYSZTOF GRYZ, dr inż. JOLANTA KARPOWICZ

Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
Kontakt: krgry@ciop.pl
DOI: 10.5604/01.3001.0012.2226
Źródło: Bezpieczeństwo Pracy – Nauka i Praktyka, 2018, 8, s. 21-23

 

W artykule scharakteryzowano pole elektromagnetyczne wytwarzane przez stacjonarne urządzenia komputerowe (komputery osobiste i serwery): monitory ekranowe CRT i LCD oraz jednostki systemowe i współpracujące z nimi urządzenia peryferyjne, takie jak myszki i klawiatury bezprzewodowe, zasilacze stałoprądowe (AC/DC) i zasilacze awaryjne (UPS), okablowanie sieciowe i zasilające elektrycznie. Emitują one pole elektromagnetyczne (o częstotliwości od 50 Hz do pojedynczych GHz).

Wykazano, że zagrożenia elektromagnetyczne w przestrzeni pracy przy wymienionych urządzeniach komputerowych, z uwagi na ich użytkowanie w odległości co najmniej 20 cm od ciała operatora, nie wymagają indywidulanej oceny, aby potwierdzić zgodność poziomu ekspozycji użytkowników z wymaganiami prawa pracy. Prezentowana w artykule ocena pola elektromagnetycznego nie dotyczy innych scenariuszy ekspozycji, takich jak naprawy urządzeń czy eksploatacja sprzętu przenośnego.

Słowa kluczowe: bezpieczeństwo i higiena pracy, urządzenia komputerowe, pole elektromagnetyczne, zagrożenia elektromagnetyczne, zdrowie publiczne

 

Wstęp

 

Począwszy od końca lat 80. XX wieku sprzęt komputerowy stawał się coraz częstszym wyposażeniem wielu stanowisk pracy - najpierw wprowadzano go w biurach, a następnie poza nimi, np. do sterowania i kontroli procesów produkcyjnych. Stacjonarny zestaw komputerowy już wtedy składał się z monitora ekranowego i współpracującej z nim autonomicznej jednostki obliczeniowej (tzw. jednostki systemowej - desktop) oraz urządzeń peryferyjnych, takich jak: klawiatura, zewnętrzne urządzenia wczytywania/zapisywania danych.

Z upływem czasu przybywały nowe urządzenia peryferyjne: myszki, drukarki, skanery. Monitor ekranowy, początkowo wyposażony w lampę kineskopową CRT (Catode Ray Tube), a później w ekran ciekłokrystaliczny, płaski, typu LCD (Liquid Crystal Display) lub w ekran bazujący na wprowadzanej obecnie technologii typu OLED (Organic Light-Emitting Diode), a także jednostka systemowa (zawierająca procesor, pamięci, karty i interfejsy do obsługi urządzeń peryferyjnych), mogą być urządzeniami niezależnymi bądź zintegrowanym (tzw. komputery All-In-One, AIO). W przestrzeni pracy z zestawem komputerowym coraz częściej można spotkać też zasilacze awaryjne, tzw. UPS (Uninterruptible Power Supply), zaopatrujące urządzenia w energię elektryczną w przypadku chwilowych braków energii elektrycznej [1].

W XXI w. postęp technologiczny wymusił zmiany w stacjonarnych zestawach komputerowych, co oznaczało całkowitą rezygnację z użytkowania monitorów CRT oraz stosowanie urządzeń peryferyjnych, wykorzystujących bezprzewodową (za pomocą emisji pola elektromagnetycznego) łączność z jednostką systemową (np. klawiatury, myszki), a także wyposażenie komputerów w możliwość bezprzewodowego dostępu do sieci internetowych (standardowo stosowane w komputerach przenośnych). Bezprzewodowe urządzenia peryferyjne bazują na systemie Bluetooth lub WiFi (Wireless Fidelity), a modemy łączności z Internetem także na systemie WiFi lub wykorzystują systemy telefonii mobilnej (GSM, UMTS, LTE). Technologie Bluetooth i WiFi korzystają z nielicencjonowanego pasma częstotliwości ISM (Industrial, Scientific, Medica): najczęściej 2,40-2,48 GHz, rzadko 5,72-5,88 GHz, a częstotliwości systemów telefonii mobilnej obejmują zakres 0,8-2,6 GHz.

Pole elektromagnetyczne jest czynnikiem środowiskowym, który może niekorzystnie oddziaływać na ludzi. Skutki biologiczne lub zdrowotne takiego odziaływania są uzależnione m.in. od jego częstotliwości i poziomu narażenia. W wyniku badań epidemiologicznych Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC), będąca agendą Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), zaklasyfikowała do czynników przypuszczalnie rakotwórczych dla ludzi (grupa 2B) pole magnetyczne małych częstotliwości, jak i pole promieniowania elektromagnetycznego częstotliwości radiowych (na podstawie wyników badań epidemiologicznych użytkowników telefonów komórkowych) - oba rodzaje pola elektromagnetycznego emitowane są przez sprzęt komputerowy. W literaturze naukowej podawane są również informacje o możliwości częstszych zachorowań, m.in. na choroby nowotworowe, neurodegeneracyjne i sercowo-naczyniowe wśród pracowników podlegających chronicznemu odziaływaniu silnego pola elektromagnetycznego pochodzącego od różnych jego źródeł [2]. Z tego powodu konieczne jest miarodajne rozpoznanie charakterystyki ekspozycji na pole elektromagnetyczne, aby podjąć niezbędne środki ochronne, ograniczające jej poziom [2,3,4].

W artykule zaprezentowano wyniki rozpoznania i oceny pola elektromagnetycznego, emitowanego przez stacjonarne urządzenia komputerowe w kontekście wymagań krajowego prawa pracy.

 

Pole elektromagnetyczne monitorów ekranowych

 

Od początku powszechnego stosowania sprzętu komputerowego u jego użytkowników obserwowano typowe objawy, które związane były z charakterystyką pracy z monitorami CRT, a mianowicie objawy zmęczenia wzroku: zaczerwienienie, pieczenie oczu i nieostre widzenie oraz dolegliwości bólowe układu mięśniowo-szkieletowego, wynikające ze statycznego obciążenia mięśni i nacisku na dyski międzykręgowe [5]. Z oddziaływaniem pola elektromagnetycznego, emitowanego przez wspomniane monitory, kojarzono zaburzenia przebiegu ciąży i przedwczesne porody, a także problemy skórne na odkrytych częściach ciała (twarz, przedramiona), których przyczyną mogło być silne pole elektrostatyczne ekranu CRT, oddziałujące na drobiny kurzu, które osadzały się na ciele operatora [5]. Z tego powodu pole elektromagnetyczne monitorów ekranowych wzbudzało od lat 80. ub.w. zainteresowanie operatorów, środowisk naukowych oraz organów nadzoru nad warunkami pracy, przejawiające się pomiarami kontrolnymi.

W konsekwencji stosowania wysokiego napięcia do zasilania lampy kineskopowej, monitory CRT, poza polem elektromagnetycznym, były także źródłem promieniowania jonizującego z energetycznego zakresu promieniowania rentgenowskiego (promieniowania X). W celu ochrony operatorów przed tym promieniowaniem, przednia część lampy kineskopowej (ekranu) pokrywana była odpowiednio grubą warstwą szkła ołowiowego. Nieliczne publikacje, dotyczące badań na temat tego czynnika zagrożenia w środowisku pracy, wykazywały w zdecydowanej większości pomijalny poziom promieniowania X przed ekranem badanych monitorów (porównywalny z naturalnym tłem promieniowania jonizującego lub tzw. „poziom niemierzalny", czyli poniżej czułości stosowanej w badaniach środowiskowych aparatury pomiarowej) - w konsekwencji powszechnie oceniano te monitory jako zaniedbywalne źródło promieniowania jonizującego, które nie wymaga nadzoru higienicznego [6,7]. W wyniku wspomnianych badań, przy nielicznych monitorach CRT stwierdzono możliwość znacznego narażenia na promieniowanie X. Jednak w konsekwencji przekazania tych danych producentom monitorów zostały one wycofane z rynku, a konstrukcja urządzeń została poprawiona.

Ocena pola elektromagnetycznego niejonizującego urządzeń komputerowych prowadzona była na podstawie obowiązujących przepisów prawa pracy, dotyczących ogółu pracowników. Ponadto od 1995 r. producenci, dostawcy sprzętu komputerowego w celach marketingowych stosowali popularne niegdyś kryteria TCO (czyli szwedzkiej Tjanstemannens Centralorganisation - centrali związków zawodowych pracowników biurowych), dotyczące oceny parametrów technicznych urządzeń, których spełnienie jest potwierdzeniem jego ergonomiczności i bezpieczeństwa użytkowników. Kryteria TCO obejmują także pole elektromagnetyczne, emitowane przez sprzęt komputerowy - obecnie dotyczą jedynie sprzętu stacjonarnego: monitorów, komputerów (typu desktop) - oraz komputerów All-In-One [8,9,10]. Wymagania te nie mają charakteru limitu ekspozycji ludzi, a ich celem jest zmniejszenie oddziaływania pola elektromagnetycznego w otoczeniu urządzeń komputerowych do najsłabszego, technicznie osiągalnego, aby zminimalizować jego odziaływanie na inne urządzenia elektroniczne, użytkowane w otoczeniu monitora i poziom ich możliwych zakłóceń.

Wymagania TCO określają limity składowej elektrycznej i składowej magnetycznej pola elektromagnetycznego z dwóch pasm częstotliwości:

  • pasmo I (5-2000) Hz - 10 V/m oraz 0,16 A/m
  • pasmo II (2-400) kHz - 1 V/m oraz 0,02 A/m, a także metodę ich pomiaru i wyboru punktów pomiarowych (30 oraz 50 cm od obudowy), [1].


Wymagania TCO, dotyczące emisji pola elektromagnetycznego, są bardziej rygorystyczne
niż ograniczenia ekspozycji pracowników według krajowego prawa pracy.

W paśmie częstotliwości objętym wspomnianymi wymaganiami TCO, Interwencyjne Poziomy Narażenia pomocnicze - IPNp (pomocnicze limity, określające poziom ekspozycji, powyżej którego od pracodawcy wymagane jest zastosowanie środków ochronnych odpowiednich do rozpoznanego zagrożenia) - wynoszą odpowiednio: 25 V/m; 3,0 A/m i 20 V/m; 0,15 A/m [3]. A zatem informacja o spełnieniu przez sprzęt komputerowy wymagań TCO (np. oznakowany symbolem TCO) w zakresie emisji pola elektromagnetycznego z pasma częstotliwości 5 Hz-400 kHz, potwierdza jednocześnie, że poziom pola oddziałującego na operatora jest wielokrotnie niższy od limitów dotyczących narażenia pracujących. Z tego powodu przy stacjonarnych urządzeniach komputerowych nie jest wymagane stosowanie środków ochronnych dotyczących zagrożeń elektromagnetycznych w środowisku pracy.

Niski poziom ekspozycji użytkowników stacjonarnego sprzętu komputerowego jest również wynikiem ekranowania pola elektromagnetycznego przez elementy konstrukcyjne tych urządzeń i rezygnacji z monitorów CRT na rzecz użytkowania monitorów ciekłokrystalicznych LCD. Badania własne pola elektromagnetycznego ponad 50 monitorów komputerowych CRT i LCD (szerokopasmowe pomiary pola elektrycznego i magnetycznego w odległości 30 lub 50 cm dookoła obudowy) wykazały, że wskutek unifikacji ich konstrukcji, nawet w otoczeniu urządzeń nieoznakowanych symbolem TCO pole elektromagnetyczne spełnia wymagania TCO i jego oddziaływanie na użytkowników nie przekracza limitów, określonych przepisami prawa pracy (m.in. z powodu odległości eksploatacyjnej monitora, co najmniej ok. 50 cm od operatora), [11].

Pasmo częstotliwości pola elektromagnetycznego emitowanego przez monitory LCD jest znacznie szersze niż to, co uwzględniono w wymaganiach TCO (powyżej 400 kHz do kilkudziesięciu MHz), (rys. 1.). Również w ich przypadku natężenie emitowanego pola elektrycznego i magnetycznego w całym paśmie częstotliwości, zmierzone szerokopasmowo w paśmie częstotliwości 9 kHz-100 MHz, w odległości 10 cm przed ekranem 20 monitorów LCD, nie przekracza jednak 1 V/m i 0,01 A/m. Jest to pole znacznie słabsze od limitów IPNp - minimalna wartość limitu IPNp dotyczącego pola o częstotliwości przekraczającej 3 MHz, wynosi odpowiednio 7 V/m i 0,02 A/m [3].

Rys. 1. Przykładowe zestawienie porównawcze widma pola elektrycznego z pasma częstotliwości 9 kHz - 100 MHz emitowanego przez monitor LCD i występującego na stanowisku badawczym przy wyłączonym urządzeniu (tła) - pomiary w komorze ekranującej o skuteczności ekranowania 70 dB

 

Pasmo częstotliwości pola elektromagnetycznego emitowanego przez jednostki centralne, jest szersze niż w przypadku pola emitowanego przez monitory (do kilku GHz). Poziomy tego pola w otoczeniu obudowy urządzeń są porównywalne z poziomami pola emitowanymi przez monitory LCD.

Omówiona charakterystyka zagrożeń elektro-magnetycznych przy monitorach komputerowych i jednostkach centralnych dotyczy zarówno komputerów osobistych, jak i serwerów.

 

Pole elektromagnetyczne urządzeń peryferyjnych

 

Urządzenia peryferyjne, takie jak klawiatury czy myszki bezprzewodowe, wykorzystują m.in. technologię Bluetooth lub WiFi w paśmie częstotliwości ISM (rys. 2.). Moc promieniowana EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) urządzeń radiowej transmisji danych WiFi eksploatowanych w paśmie ISM na terenie Unii Europejskiej nie może przekraczać 100 mW w paśmie 2,4 GHz oraz 1 W w paśmie 5,8 GHz [12].

Jednak w przypadku klawiatur i myszek bezprzewodowych, które mają się łączyć z adapterem w jednostce systemowej w odległości do kilku metrów, wykorzystuje się słabsze emisje (np. 2,5 mW w przypadku urządzeń Bluetooth klasy 2, mającej zapewniać łączność w zasięgu do 10 m). Natężenie emitowanego pola elektrycznego mierzone w odległości kilku cm od urządzeń, nie przekracza 1 V/m (rys. 2.) i limitu IPNp (7 V/m).

Rys. 2. Widmo częstotliwości pola elektrycznego emitowanego przez myszkę bezprzewodową z pasma (2-3) GHz

 

Zasilacze UPS o mocy zależnej od przeznaczenia (od 0,3 kVA w przypadku urządzeń współpracujących z pojedynczym zestawem komputerowym, do kilkudziesięciu kVA w przypadku urządzeń zasilających serwerownie) są źródłami pola elektromagnetycznego o częstotliwości sieciowej 50 Hz. Natomiast zasilacze stałoprądowe (AC/DC), stosowane do urządzeń peryferyjnych, są źródłami pola magnetycznego z szerszego pasma niskich częstotliwości - zależnie od konstrukcji urządzenia.

W bezpośredniej bliskości urządzeń UPS i kabli zasilających występuje pole magnetyczne 50 Hz o poziomie zwiększonym w stosunku do typowego środowiska biurowego i mieszkalnego (w pomieszczeniach biurowych, mieszkalnych natężenie pola magnetycznego, H, zwykle poniżej 0,1 A/m), (rys. 3.). Poziom pola magnetycznego jest zależny od mocy UPS i jego obciążenia prądowego. Pole magnetyczne maleje w miarę oddalania się od urządzenia i instalacji - typowo w odległości ok. 1 m od obudowy UPS natężenie pola magnetycznego (H) nie przekracza 1,5 A/m (limit IPNp-H dotyczący środowiska pracy, dla pola o częstotliwości 50 Hz wynosi 60 A/m [1,3]). Przy zasilaczach stałoprądowych zwiększony poziom pola magnetycznego jest zwykle bardziej lokalny ze względu na ich mniejsze wymiary i moce.

 

Rys. 3. Wyniki monitoringu pola magnetycznego o częstotliwości z pasma (40-800) Hz w otoczeniu urządzenia UPS: a) o mocy znamionowej 1,5 kVA, podtrzymującego zasilanie pojedynczego zestawu komputerowego; b) o mocy znamionowej 30 kVA, podtrzymującego zasilanie serwerowni (brak danych o obciążaniu prądowym UPS) - rejestracje w odległości 10 cm od obudowy UPS

 

Nagromadzenie w jednym miejscu dużej liczby urządzeń komputerowych oraz okablowanie sieci komputerowej i zasilającej urządzenia, prowadzone w różnorodny sposób (w listwach naściennych, pod podłogą lub w sufitach podwieszanych) np. w serwerowniach, także nie zwiększa istotnie poziomu ekspozycji. Metalowe obudowy serwerów i ekranowanie tradycyjnych kabli transmisyjnych lub stosowanie łączy w światłowodach (nieemitujących pola elektromagnetycznego) są bowiem skutecznym środkiem ochronnym.

 

Podsumowanie

 

Pole elektromagnetyczne, emitowane przez urządzenia stacjonarne, takie jak monitory CRT i LCD, komputery stacjonarne (jednostki centralne - desktopy, osobiste lub serwery), komputery All-In-One oraz współpracujące z nim urządzenia peryferyjne, czyli klawiatury i myszki bezprzewodowe oraz ich okablowanie sieciowe i zasilające, a także zasilacze (awaryjne - UPS i stałoprądowe - AC/DC) nie przekracza limitów określających zobowiązanie pracodawcy do wprowadzenia środków ochronnych.

Dodatkowym czynnikiem ograniczającym ekspozycję pracowników jest użytkowanie tego rodzaju urządzeń (na stanowisku pracy zorganizowanym zgodnie z odpowiednimi wymaganiami ergonomicznymi w odległości od operatora wynoszącej co najmniej 20 cm od klawiatury i myszki, a co najmniej 50 cm od monitorów [5]. Także ekspozycja kończyn górnych pracowników przy dotykaniu klawiatury i myszki bezprzewodowej jest poniżej limitów (wymagania dotyczące ochrony kończyn przed oddziaływaniem składowej magnetycznej pola elektromagnetycznego w paśmie częstotliwości do 10 MHz są znacznie łagodniejsze w porównaniu z ochroną głowy i tułowia).

Jednakże, pomimo formalnej zgodności z przepisami prawa pracy, ze względu na wspomniane zagrożenia zdrowia, wiązane przez naukowców z przewlekłym oddziaływaniem pola elektromagnetycznego, źródła tego pola powinny być lokalizowane w możliwie największej odległości od pracujących. Na stanowiskach pracy z komputerami stacjonarnymi zalecenia takie odnoszą się do zasilaczy UPS i stałoprądowych AC/DC oraz kabli zasilających.

Trzeba podkreślić, że przedstawiona w artykule ocena poziomu ekspozycji nie dotyczy innych prac przy urządzeniach komputerowych, np. związanych z serwisowaniem i naprawami sprzętu komputerowego, odbywających się często przy zdemontowanych osłonach, które pełnią rolę ekranów elektromagnetycznych. Tak jednoznacznie pozytywnej oceny poziomu ekspozycji operatorów na pole elektromagnetyczne nie można także sformułować w odniesieniu do urządzeń komputerowych przenośnych (laptopy, tablety). W przypadku tych urządzeń odziaływanie pola elektromagnetycznego może być istotne podczas ich użytkowania bezpośrednio przy ciele operatora.

 

BIBLIOGRAFIA

 

[1]  Gryz K., Karpowicz J. Metody badań i ocena ekspozycji na pole elektromagnetyczne emitowane przez urządzenia komputerowe [w]: „Nowe trendy w bezpieczeństwie pracy i zarządzaniu", monografia Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach, pod red. B. Szczuckiej-Lasoty i W. Kriesera. Katowice 2018 ISBN 978-83-61378-65-5

[2]  Karpowicz J., Gryz K. Dostosowanie środków ochrony przed zagrożeniami elektromagnetycznymi do wymagań prawa pracy. Poradnik. CIOP-PIB, Warszawa 2018

[3]  Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Dz.U. 2018, poz. 1286

[4]  Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 czerwca 2016 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z narażeniem na pola elektromagnetyczne, tj. Dz.U. 2018, poz. 331

[5]  Komputerowe stanowisko pracy - aspekty zdrowotne i ergonomiczne pod. red. J. Bugajskiej. CIOP Warszawa 1997

[6]  Investigation of radiation emissions from video display terminals. Minister of National Health and Welfare Canada, 83-EHD-91, 1983

[7]  Radiation Emissions and Their Effects Video Displays, Work, and Vision NCBI Bookshelf. National Academies Press 1983 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/ NBK216487/

[8]  TCO Development, TCO Certified Displays 6.0, 5.03.2012

[9]  TCO Development, TCO Certified Desktops 5.0, 11.11.2015

[10]  TCO Development, TCO Certified All-in-one PCs 3.0, 11.11.2015

[11]  Gryz K., Karpowicz J. Źródła pól elektromagnetycznych - monitory ekranowe, „Bezpieczeństwo Pracy. Nauka i Praktyka" 2002,369,4:13-17

[12]  Karpowicz J., Simunic D., Gryz K. Can electromagnetic field exposure caused by mobile communication systems in a public environment be counted as dominant?[w] Mobile Communications and Public Health, pod. red. Markov M., CRC Press Taylor & Francis Group, 2018, 101-128

 

Publikacja opracowana na podstawie wyników IV etapu programu wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy", finansowanego w latach 2017-2019 w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego/Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Koordynator programu: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy.