Учебное пособие (для слушателей факультета охраны труда и студентов, изучающих эргономику и бжд) Автор составитель профессор Юрасова Т. И
| Вид материала | Учебное пособие |
- Учебное пособие (для слушателей факультета охраны труда) И. А. Арнаутова, 379.64kb.
- Рагимовым Робертом Рагимовичем Рецензент доцент, кандидат технических наук Стрелец, 461.77kb.
- Учебное пособие по курсу «управление банковским продуктом» Составитель: к э. н., доцент, 955.86kb.
- Учебное пособие по английскому языку для студентов экономистов. Автор-составитель Большакова, 15.76kb.
- Учебное пособие для студентов педагогических вузов Автор-составитель, 2925.54kb.
- Учебное пособие составитель Лауреат Государственной премии Российской Федерации в области, 11182.31kb.
- Учебное пособие совместно подготовлено к изданию преподавателями кафедры иностранных, 408.32kb.
- В. М. Агеев экономическая теория учебное пособие, 1438.84kb.
- Учебное пособие Научный редактор: доктор экономических наук, профессор В. В. Семененко, 2428.09kb.
- Учебное пособие предназначено для студентов университетов и педагогических вузов, изучающих, 42.93kb.
8.3. Действие электрического поля на организм человека
Ткани живого организма состоят из множества клеток с жидким содержанием и межклеточной жидкости. Если такую ткань поместить в постоянное электрическое поле, то она в той или иной степени поляризуется; заряженные частицы - ионы, всегда имеющиеся в жидких средах тканей, вследствие электролитической диссоциации молекул переместятся вдоль силовых линий поля в сторону полюсов противоположных им зарядов.
Рис.2. Схема ориентации ионов и диполей в электрическом поле
Дипольные молекулы примут ориентацию в том же направлении.
В переменных электромагнитных полях электрические свойства живых тканей зависят от частоты этого поля, причем с ее возрастанием они теряют свойства диэлектриков и приобретают свойства проводников. Поглощаемая тканями энергия электромагнитного поля превращается в тепловую энергию.
На частотах примерно до 10 МГц размеры тела человека малы по сравнению с длиной волны, и диэлектрические процессы в таких тканях выражены слабо.
При более высоких частотах, особенно в диапазонах УВЧ и СВЧ, с длиной волны сравнимы и размеры тела, и толщина слоев тканей. При этом в тканях происходят диэлектрические потери. Заметными оказываются и различия в свойствах тканей - тело уже нельзя считать однородным. Кроме того, необходимо учитывать степень отражения энергии поля поверхностью тела работающего. Некоторые органы и ткани тела, обладающие (за счет сравнительно небольшого числа кровеносных сосудов и вследствие менее интенсивного кровообращения) слабо выраженным механизмом терморегуляции, более чувствительны к облучению, чем другие ткани и органы. Сюда относятся: мозг, глаза, почки, кишки, желчный и мочевой пузыри, семенники. Последние наиболее подвержены воздействию сантиметровых волн.
Однако исследователи показали, что влияние электромагнитных полей высоких, и особенно сверхвысоких частот, на живой организм обнаруживается ниже тепловых порогов, т.е. имеет место нетепловое их воздействие. Предполагается, что под действием электромагнитных полей протекают следующие микропроцессы:
• суспензированные частицы тканей (эритроциты и лейкоциты крови) выстраиваются в цепочки, вытянутые параллельно силовым линиям электрического поля, при этом изменяется структура ткани;
• происходят поляризация цепей микромолекул ткани и ориентация их вдоль силовых линий электрического поля (это приводит к разрыву внутри - и межмолекулярных связей, к коагуляции молекул);
• под действием сил Лоренца (действуют на заряд, движущийся в магнитном поле; направление силы определяется по правилу левой руки) положительные и отрицательные ионы в тканях-электролитах перемещаются перпендикулярно силовым линиям. При этом нарушаются химический состав и электрическое равновесие в тканях;
• резонансное поглощение энергии поля.
Все эти микропроцессы проявляются в ожогах, омертвлениях, кровоизлияниях, нарушениях питания тканей, жизненно-важных органов человека и всего организма в целом.
Кроме того, морфологические (структурные) изменения чаше наблюдаются в тканях периферической и центральной нервной системы. По суммарному влиянию на нервную систему наибольшим воздействием обладают дециметровые волны, а затем в порядке уменьшения эффекта сантиметровые, метровые, километровые и т.д.
Особо следует отметить морфологические изменения в глазах, что в тяжелых случаях приводит к появлению катаракты (помутнению хрусталика). Причем большим разрушительным эффектом обладают импульсные излучения.
Другим видом изменений, вызываемых воздействием электромагнитных полей, является изменение регуляторной функции центральной нервной системы. При этом нарушаются, например, ранее выработанные рефлексы, интенсивность физиологических и биологических процессов, нервная регуляция сердечно-сосудистой деятельности и т.д. В последнем случае понижается кровяное давление, замедляется режим сокращения сердца (брадикардия) и т.д.
Известно также, что в организме человека существуют низкочастотные биотоки. Например, его сердце генерирует электрические колебания с частотами от 30 до 700 Гц, а мозг - 200-500 Гц. Если частоты биотоков совпадают с частотами электромагнитного поля, то биотоки искажаются, что приводит к нарушениям нормального функционирования всего организма.
При этом воздействие электромагнитных полей на организм человека ведет к изменениям в деятельности центральной нервной системы, появляются головные боли, нарушается сон, повышается утомленность, раздражительность и т.д.
Изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы проявляются в гипотонии, брадикардии, изменениях состава крови. Изменениях в печени, селезенке и т.д., и все эти изменения приобретают ярко выраженный характер с возрастанием частоты излучения.
Функциональные изменения в организме под действием электромагнитных волн могут накапливаться (кумулироваться), но являются обратимыми, если исключить воздействие излучения или улучшить условия труда.
8.4. Защита от электромагнитных излучений
радиочастотного диапазона
а. Принципы защиты от электромагнитного излучения
Пространство около антенны или другого проводника с переменным током, где существует электромагнитное поле, делится, как уже напоминалось, на ближнюю промежуточную и дальнюю зоны.
Рис. 3.
Зоны электромагнитного поля антенны с параболическим отражателем: I - ближняя зона; II - промежуточная зона; III - дальняя зона
В ближней зоне электрическое и магнитное поля сдвинуты на 90°. Электромагнитное поле характеризуется напряженностью составляющих его полей (электрического и магнитного).
, (7)где Е - напряженность поля электрической составляющей;
J - ток в проводнике (антенне);
l - длина проводника (антенны);
e - диэлектрическая проницаемость среды;
w - круговая частота поля;
r - расстояние от проводника до конкретной точки поля электромагнитного излучения:
, (8)
где Н - напряженность поля магнитной составляющей.
В промежуточной зоне электромагнитное поле формируется и уже сформированное распространяется в дальней зоне.
Как очевидно из формул (7) и (8), уменьшение напряженности полей электрической и магнитной составляющих и плотности потока энергии (мощности) может быть достигнуто:
1) увеличением расстояния между излучающим устройством и защищаемым объектом ("защита расстоянием");
2) уменьшением силы тока в проводнике (антенне) или мощности излучения;
3) можно также уменьшить Е, Н и мощность поля «защитой временем».
«Защита расстоянием» достигается удалением от антенны работающего путем использования им дистанционного управления. Уменьшение силы тока в проводнике (антенне) достигается регулированием генератора (при настройке один мощный генератор заменяется другим - менее мощным), экранированием металлическими или сетчатыми экранами. При этом металл отражает почти всю энергию электромагнитного поля.
В связи с тем, что отраженное электромагнитное поле также является нежелательным, отражающие экраны покрываются материалами, которые имеют небольшую отражательную, но большую поглощающую способность. Хорошими поглотителями полей электромагнитных излучений являются: каучук, поролон, поглотители на полиуретановой основе, пенокерамические материалы (максимальная плотность поглощаемой мощности, например для последнего материала, составляет 7,75 Вт/см2).
б. Меры защиты от излучения при работе
с радиопередающей аппаратурой
Меры защиты можно разделить на:
- организационные (создание для работы с радиочастотной аппаратурой наиболее благоприятных условий);
- технические (применение средств общей и индивидуальной защиты);
- медико-профилактические мероприятия.
Уменьшение мощности излучения. Полное поглощение энергии происходит в оконечных нагрузочных сопротивлениях, используемых в качестве эквивалентных антенн и нагрузок радиоаппаратуры. Они представляют собой отрезки коаксиальных или волноводных линий, частично заполненных поглощающими материалами, отражающими незначительную долю энергии излучения. Энергия излучения поглощается в заполнителе, преобразуясь в тепловую. Заполнителями могут быть следующие материалы: графит чистый или в смеси с цементом, песком, резиной; пластмассы; порошковое железо в бакелите, керамике и т.д.; дерево, вода и ряд других материалов.
Для понижения уровня мощности до необходимого значения применяются аттенюаторы, которые могут быть поглощающими (отрезки коаксиальных проводов или волноводов с деталями, покрытыми поглощающими материалами) и предельными (отрезки круглых волноводов, диаметр которых меньше критической длины волны в рабочем диапазоне длин волн данного аттенюатора). Аттенюаторы также могут быть переменными (мощность на выходе плавно регулируется) и фиксированными (степень ослабления мощности постоянная).
При использовании эквивалентов антенн и аттенюаторов плотность потока энергии (мощности) электромагнитных излучений радиочастотного диапазонов можно снизить до 10 мкВт/см2 и даже до значений, которые не могут быть обнаружены современными измерительными приборами.
Если же технологический процесс не позволяет полностью избежать излучения в пространство или ослабить его до допустимых величин, нужно применять другие меры по предупреждению облучения работающих, например, направлять излучение "в зенит", т.е. вверх, ограничивать зоны, в которые необходимо излучать радиоволны, применять общие и индивидуальные способы защиты.
Выделение зон излучения. Для каждой излучающей установки, работающей в помещении, на аэродроме или на полигоне в данный отрезок времени, должна выделяться отдельная зона. При этом надо следить, чтобы не было одновременного облучения работающих несколькими источниками облучения с общей интенсивностью выше предельно допустимой. Для этого надо, чтобы зоны стоящих рядом установок не перекрывались или установки работали на облучение в разное время, или находились на таких расстояниях друг от друга, когда суммарная плотность потока мощности от них не превышала предельно допустимых уровней.
Границы зоны, где плотность потока мощности может превышать ПДУ, определяются экспериментально для каждого конкретного случая.
На границах, где превышаются ПДУ, нужно устанавливать ограждения или предупредительные знаки с надписями: «Не входить, опасно!». Такую зону можно дополнительно обозначить по ее границам широкими линиями (яркой краской) на полу помещения или на покрытии аэродрома. Пребывание людей в опасной зоне не допускается.
Экранирование. Для уменьшения размеров и даже устранения опасных зон излучения следует применять заземленные экраны из металлических листов или сеток в виде замкнутых камер или шкафов, окружающих антенны или установки в целом, кожухов, щитов. Если отраженная от экрана радиоволна направляется к рабочему месту, то поверхности экрана покрываются радиопоглощающим материалом,
Экранированная камера используется, когда мощность излучающей системы более 100 Вт. Внутри камеры интенсивность изучения при нахождении в ней людей не должна превышать ПДУ. Если нельзя снизить интенсивность излучения до ПДУ, пульт управления должен быть вынесен за пределы камеры.
Все вышеприведенные экраны позволяют снизить плотность потока энергии до величины меньше 10 мкВт/см2, что позволяет персоналу работать полную смену. Работа на открытых площадках, вдали от населенных пунктов и производственных зданий, на расстояниях, где соблюдаются ПДУ, требует соблюдения следующих мер предосторожности:
1) для увеличения «мертвой зоны», свободной от излучения, антенна или вся установка поднимается на некоторую высоту или ограничивается угол наклона антенны к земле.
2) перед производственными помещениями устанавливаются •экранирующие стенки; стены, двери и окна обшиваются экранирующими материалами, а окна покрываются специальными экранирующими покрытиями.
Средства индивидуальной защиты. Эти средства подразделяются на:
- индивидуальные экраны из металлизированных материалов;
- радиозащитные очки коробчатого типа;
- радиозащитный капюшон для защиты шеи и головы;
- халаты из специальной металлизированной ткани;
- радиозащитные комбинезоны.
Каждое средство индивидуальной защиты должно иметь технический паспорт с указанием мощности и диапазона частот, на которые оно рассчитано. Средства защиты должны раз в два месяца проверяться на эффективность защиты от облучения. Результаты проверки следует заносить в технический паспорт средств индивидуальной защиты.
Некоторые правила безопасности, которые необходимо соблюдать при работе с электромагнитными полями радиочастотного диапазона:
1) обязательно использовать средства защиты от облучения радиоволнами;
2) направлять излучаемый антенной поток энергии только в пределы выделенной зоны;
3) смотреть в открытый конец волновода или антенну только при защищенных глазах (облучение глаз при интенсивности поля более 100м кВт/см опасно;
4) определять наличие генерируемой мощности индикаторами поля (например, неоновой лампой), но не по тепловому эффекту на руке или другой части тела;
5) нельзя находиться в зоне излучения с плотностью потока мощности большей ПДУ;
6) нельзя нарушать экранировку источников излучения и снимать защитные устройства;
7) при работе в экранированной камере ее двери следует держать плотно закрытыми;
8) не допускать посторонних лиц в помещение, где ведутся работы с источниками радиочастот;
9) не оставлять без надзора включенную установку
Медико-профилактические мероприятия:
1) периодические (не реже одного раза в год) и предварительные медицинские осмотры;
2) укрепление и закалка организма;
3) рациональный режим труда и отдыха (5-10 мин. - отдых через каждые 1,5-2 часа работы);
4) поддержание других факторов производственной вредности (шум, вибрация, освещение, микроклимат) в допустимых гигиенических пределах;
5) витаминизация организма витаминами A, В1, В2, С;
6) введение сокращенного рабочего дня и дополнительного отпуска при работе с излучениями (с длиной волны от 1 - 100 см).
8.5. Защита от лазерного излучения
а. Области практического применения лазеров
Со времени создания первых оптических квантовых генераторов (лазеров) прошло немногим более 35 лет. За это время лазерная техника сделала огромный шаг вперед, разработаны сотни различных типов квантовых генераторов. Создание первых лазеров связано с именами советских ученых-академиков A.M. Прохорова и Н.Г. Басова, удостоенных за это открытие Ленинской, а также Нобелевской премий совместно с американским профессором Чарльзом Тоунсом, создавшим независимо от советских ученых в Колумбийском университете молекулярный генератор.
Физической основой оптических квантовых генераторов или лазеров шляется усиление света с помощью вынужденного излучения (Прохоров А М., 1972).
Замечательные свойства лазеров: монохроматичность (излучение одной частоты) и когерентность (согласованность во времени), возможность получения очень узких пучков и фокусировки излучения в чрезвычайно малых объемах - определили широкое применение лазеров. Лазеры используются сейчас для обработки материалов, для получения высокотемпературной плазмы, для целей связи, в физических исследованиях, в медицине, в оборонной технике. Перспективы и возможности использования лазеров не ограничены. В то же самое время академик A.M. Прохоров предупреждает о том, что лазер следует применять только там, где он необходим, а не всюду, где его применение возможно. В этом предупреждении серьезный смысл.
Возможность огромной концентрации энергии вплоть до значений 1014–1015 Вт/см2 является источником серьезной опасности для людей, работающих с лазерами. Такие большие плотности потока мощности не встречаются нигде в природе. Лазерное излучение может вызвать серьезные ожоги, а при поражении глаз привести к слепоте. Поэтому вопросам защиты от лазерного излучения должно уделяться большое внимание.
Рассматривая области практического применения лазеров с точки зрения гигиены и профессиональной безопасности, необходимо различать дне категории лазеров и лазерных систем: к первой категории относятся такие лазеры и лазерные системы, для которых практически невозможно избежать попадания обслуживающего персонала или посторонних лиц в зону лазерного излучения, ко второй - системы, для которых возможно осуществить изоляцию лазерного излучения.
К первой категории относятся лазерные системы., лучи которых идут в открытое пространство. Некоторые лазеры используются в системах связи (возможны способы посадки самолетов по лазерному лучу). Принципиально новый способ получения объемных изображений - голография - стал возможен только с использованием лазеров. Широкое распространение в геофизической практике находят различные типы лазерных светодальномеров. Самостоятельным направлением стало использование лазеров в метеорологии, а также при контроле загрязнений окружающей среды.
К первой категории лазеров можно отнести также лазеры, используемые в медицине.
Для целей хирургии используются установки: «скальпель», «пульсар» -предназначенные для резки костей и мягких тканей.
В офтальмологии лазеры используются при лечении глаукомы, сосудистых поражений глаз при диабете, нарушении и отслойке сетчатки глаза, некоторых видах катаракты, а также для подсадки искусственного хрусталика.
Следующим направлением использования лазеров в медицине является физиотерапия.
Лазеры применяются для проведения экспресс-анализа элементного и молекулярного состава ткани вместо биопсии Использование лазеров позволяет автоматизировать трудоемкие микробиологические анализы (определения состава крови, обнаружение злокачественных клеток и т.п.).
Ко второй категории лазеров следует отнести лазеры, используемые с технологической целью. Например, лазером можно резать металлы, алмазы, камни для часов, ткани (при этом исключается обметывание края ткани), сваривать и паять различные композиции металлов, прошивать отверстия в сверхтвердых материалах (алмаз, часовые камни).
Чрезвычайно широко используется лазер в научном эксперименте.