Факторов влияющих на жизнедеятельность
| Вид материала | Документы |
- Тесты по микробиологии, 156.97kb.
- Ранжирование факторов влияющих на конкурентоспособность предприятия, как основа для, 108.62kb.
- Методы оценки финансовой устойчивости предприятий малого бизнеса и факторов, влияющих, 415.73kb.
- Комитет по образованию г. Улан-Удэ, 180.31kb.
- Темы рефератов по курсу «Управление персоналом», 20.89kb.
- Структура доклада, 266.1kb.
- Решение «молодёжного вопроса», 205.33kb.
- Годовой отчет по результатам работы за 2011 год, 284.74kb.
- «Определение факторов, влияющих на уровень контроля заболевания, у пациентов с бронхиальной, 28.35kb.
- Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами, 402.75kb.
Светильник, световой прибор, состоящий из источника света и осветительной арматуры; предназначен для освещения помещений, открытых пространств, отдельных предметов.
При выборе источников света для производственных помещений необходимо руководствоваться общими рекомендациями: отдавать предпочтение газоразрядным лампам как энергетически более экономичным и обладающим большим сроком службы.
По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света.
В качестве источника искусственного света для освещения производственных помещений применяются газоразрядные лампы и лампы накаливания.
По экономическим и светотехническим характеристикам преимущество следует отдавать газоразрядным лампам. У них в 5...10 раз выше световая отдача (до 200 лм/Вт), в 5...10 раз больше срок службы (до 15000 ч), чем у ламп накаливания. Однако они имеют и недостатки: пульсацию освещенности, напряжение зажигания, превышающее напряженность сети, длительный период зажигания. Эти недостатки в значительной мере устраняются применением пускорегулирующей аппаратуры.
Совокупность источника излучения (лампы) и аппаратуры образует осветительный прибор. Осветительный прибор должен создавать световой поток благоприятного спектрального состава, быть экономичным и безопасным.
Осветительные приборы ближнего действия называются светильниками, а дальнего — прожекторами. В зависимости от условий применения светильники могут быть открытыми, закрытыми, газо-, водо-, пыленепроницаемыми и др.
Осветительные приборы за счет наличия арматуры испускают в окружающую среду меньшую величину светового потока Фс, чем сам источник света Фл Отношение этих величин определяет КПД светильника, т. е.
| η = Фс/Фл | (3.8) |
Для оценки различных светильников применяемых в одних и тех же условиях (одинаковая высота подвеса, одинаковая площадь освещения и т. п.), можно использовать характеристику Ψ отношения освещенности Е, создаваемой на рабочем месте, к мощности Р источника светильника (Ψ измеряется в лк/Вт).
| Ψ = E/P | (3.9) |
Для создания нормальных условий освещения большое значение имеет распределение яркости на рабочем месте и в окружающем его пространстве.
Цветовое оформление производственного интерьера. Рациональное цветовое оформление производственного интерьера – действенный фактор улучшения условий труда и жизнедеятельности человека. Установлено, что цвета могут воздействовать на человека по-разному: одни цвета успокаивают, а другие раздражают. Например, красный цвет – возбуждающий, горячий, вызывает у человека условный рефлекс, направленный на самозащиту.
Оранжевый воспринимается людьми так же как горячий, он согревает, бодрит, стимулирует к активной деятельности.
Желтый – теплый, веселый, располагает к хорошему настроению.
Зеленый – цвет покоя и свежести, успокаивающе действует на нервную систему, а в сочетании с желтым благотворно влияет на настроение.
Синий и голубой цвета свежи и прозрачны, кажутся легкими, воздушными. Под их воздействием уменьшается физическое напряжение, они могут регулировать ритм дыхания, успокаивать пульс.
Черный цвет – мрачный и тяжелый, резко снижает настроение.
Белый цвет – холодный, однообразный, способный вызывать апатию.
1.4 Влияние шума на жизнедеятельность
К энергетическим загрязнениям среды обитания относят вибрационное и акустическое воздействия, а также электромагнитные поля.
Шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.
Шум относится к акустическим колебаниям. Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред.
Человеческое ухо воспринимает акустические колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 Гц, такие колебания называют звуковыми колебаниями.
Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми,
Акустические колебания с частотой выше 20 кГц называют ультразвуковыми.
Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.
Звуковой диапазон разделяют на:
— низкочастотный (20...400 Гц),
— среднечастотный (400... 1000 Гц)
— высокочастотный (свыше 1000 Гц).
Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие «интенсивность звука». Это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени. Интенсивность звука I, Вт/м2.
Человеческое ухо и многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление (р).
Звуковое давление — это дополнительное давление, возникающее в газе или жидкости при движении там звуковой волны.
При расчетах уровня шума используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на человека — уровень звукового давления.
В соответствии с законом Вебера-Фехнера прирост силы ощущения слухового анализатора пропорционален логарифму отношения энергий двух сравниваемых раздражений.
| L = K × ln(IФ/Iкритерий) | (3.10) |
где Е – прирост силы ощущения;
Iф – интенсивность раздражителя;
Iкритерий – критерий интенсивности раздражения.
Поэтому для характеристики уровня шума используют не значения интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические значения, называемые уровнем интенсивности звука, или уровнем звукового давления. Уровень интенсивности звука L измеряется в дБ.
Предусмотрены два метода нормирования шума:
— по предельному спектру шума
— по эквивалентному уровню шума (по предельно допустимому уровню шума), дБА.
Предельный спектр шума - это совокупность нормативных значений звукового давления на следующих стандартных среднегеометрических частотах: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Нормирование по предельному спектру шума является основным для постоянных шумов.
Метод нормирования по предельно допустимому уровню шума основан на измерении шума по стандартной «шкале А» шумомера. Эта шкала имитирует частотную чувствительность человеческого уха. Уровень шума, измеренный по «шкале А» шумомера, обозначается дБА.
Постоянные шумы предпочтительно характеризовать по предельному спектру шума, а непостоянные — только по предельно допустимому уровню шума.
Шум с уровнем звукового давления до 30...35 дБ привычен для человека и не беспокоит его.
Повышение уровня шума до 40...70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов.
Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха — профессиональной тугоухости.
Звуки, уровень которых превышает 120...130 дБ, вызывают болевое ощущение и повреждения в слуховом аппарате человека (акустическая травма).
При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия.
При уровне шума более 160 дБ возможен смертельный исход.
Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя – порог слышимости, верхняя – порог болевого ощущения.
Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м2. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).
Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы.
Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни.
Постоянное воздействии шума на организм человека может привести к патологическим изменениям, называемым шумовой болезнью (является профессиональным заболеванием).
Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту.
Ультразвуковой диапазон частот делится на два поддиапазона:
— низкочастотный (20...100 кГц)
— высокочастотный (100 кГц...1000 МГц).
Ультразвук передается либо через воздушную среду, либо контактным путем через тело, жидкую и твердую среды.
Контактный путь передачи ультразвука наиболее опасен для организма человека. Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности.
Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.
Инфразвук – область акустических колебаний с частотой ниже 16...20 Гц. В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией.
Источники инфразвука могут быть как естественного происхождения (обдувание ветром строительных сооружений и водной поверхности), так и антропогенного (подвижные механизмы с большими поверхностями – виброплощадки; ракетные двигатели, ДВС большой мощности, газовые турбины, транспортные средства).
Инфразвук оказывает негативное влияние на органы слуха, вызывая утомление, чувство страха, головные боли и головокружения, а также снижает остроту зрения. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4... 12 Гц.
При воздействии инфразвука на организм могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе.
Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колебаний как представителей звуковых волн являются уровень интенсивности (Вт/м2), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).
1.5 Влияние вибрации на жизнедеятельность
Под вибрациями понимают малые механические колебания, возникающие в упругих телах или в телах, находящихся под воздействием переменного физического поля.
Вибрации обладают высокой биологической активностью. Сила ответных реакций определяется не только силой энергетического воздействия, но и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы.
Между воздействующей вибрацией и ответными реакциями организма нет линейной зависимости. Причина этого заключается в резонансе, наступающем при совпадении собственных частот колебания внутренних органов с частотой внешней вибрации.
Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни, которая включена в список профессиональных заболеваний. Эта болезнь диагностируется, как правило, у работающих на производстве.
В условиях населенных мест вибрационная болезнь не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники и др.).
Вибрации характеризуют:
— частотой f = 1…2000 Гц;
— амплитудой смещения уm, [метр];
— амплитудой виброскорости Vm [м/с];
— амплитудой виброускорения аm [м/с2].
На практике вместо амплитудных значений применяются действующие значения, то есть средние квадратичные значения мгновенных значений параметра. При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются:
— средние квадратичные значения виброскорости (V);
— логарифмические уровни виброскорости (LV);
— средние квадратичные значения виброускорения (а);
— логарифмические уровни виброускорения (La).
При гармонических колебаниях средние квадратичные значения виброскорости ( V) и виброускорения (а) равны:
 | (3.11) |
 | (3.12) |
Логарифмический уровень виброскорости
| LV = lg(V2/V02) [бел], или | (3.13) |
| LV = 10×lg(V2/V02) = 20×lg(V/V0) [децибел], | (3.14) |
| V0 = 5×10-8 м/с. | |
| La = lg(a2/a02) [бел], или | (3.15) |
| Lа = 10×lg(a2/a02) = 20×lg(a/a0) [децибел] | (3.16) |
| a0 = 3×10-4 м/с2 | |
Источниками вибраций в городской среде являются:
— технологическое оборудование ударного действия;
— рельсовый транспорт;
— строительные машины и тяжелый автотранспорт.
Вибрации от этих источников распространяются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте. Чаще всего на расстоянии 50…60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают.
Зоны действия вибраций около кузнечно-прессовых цехов значительно больше и могут иметь радиус до 150…200 м.
Значительные вибрации и шум в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты, трансформаторы и т. п.).
1.6 Неионизирующие электромагнитные излучения
При ускоренном движении электрических зарядов возникают электромагнитные волны (f = 103…1024 Гц). Они делятся на:
— радиоволны;
— инфракрасное излучение;
— видимый свет;
— ультрафиолетовое излучение;
— рентгеновское и гамма – излучения.
Первые четыре группы относят к неионизирующим электромагнитным волнам.
Источниками электромагнитных полей являются:
— природные источники (космические лучи, излучение солнца, атмосферное электричество);
— антропогенные источники (генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые печи, компьютеры).
На предприятиях источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются линии электропередач, измерительные приборы, устройства защиты и автоматики, соединительные шины.
Скорость распространения ЭМИ постоянна и равна С = 3×108 м/с.
| С = λ×f | (4.1) |
| λ = С/f | (4.2) |
Где λ – длина волны, м.
f – частота, Гц
f = 103 Гц λ = С/f = 3×108/103 = 3×105 м = 300 км
f = 1024 Гц λ = С/f = 3×108/1024 = 3×10-16 м = 3×10-10 мкм.
Качественными характеристиками электромагнитных полей являются:
— напряженность электрического поля Е, вольт на метр (В/м);
— напряженность магнитного поля Н, ампер на метр (А/м);
— плотность потока энергии J, ватт на метр квадратный (Вт/м2).
Большую часть спектра электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны, меньшую часть — колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения).
В зависимости от частоты падающего электромагнитного излучения ткани организмов проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.
В зависимости от места и условий воздействия ЭМИ различают четыре вида облучения: профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечебных целях, а по характеру облучения — общее и местное.
Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяются плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный),
Следствием поглощения энергии ЭМИ является тепловой эффект. Избыточная теплота, выделяющаяся в организме человека, отводится путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции; начиная с определенного предела, организм не справляется с отводом теплоты от отдельных органов и температура их может повышаться.
Воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте). Помимо катаракты при воздействии ЭМИ возможны ожоги роговицы.
Острые нарушения при воздействии ЭМИ (аварийные ситуации) сопровождаются сердечно-сосудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления.
В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку.
В диапазоне частот 60 кГц...300 МГц интенсивность электромагнитного поля выражается предельно допустимой напряженностью электрического и магнитного полей.
Оптическое излучение
Инфракрасное излучение (ИК) — часть электромагнитного спектра с длиной волны λ = 0,78…1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект.
Инфракрасное излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение в пределах длин волн l от 1-2 мм до 0,74 мкм. Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Напр., слой воды в несколько см непрозрачен для инфракрасного излучения.
Наиболее поражаемые у человека органы — кожный покров и органы зрения; при остром повреждении кожи возможны ожоги, усиление пигментации кожи; мутагенный эффект ИК - облучения.
Видимое излучение — диапазон электромагнитных колебаний 0,4…0,78 мкм. Излучение видимого диапазона при достаточных уровнях энергии также может представлять опасность для кожных покровов и органа зрения. Пульсации яркого света вызывают сужение полей зрения, оказывают влияние на состояние зрительных функций, нервной системы, общую работоспособность.
Широкополосное световое излучение больших энергий характеризуется световым импульсом, действие которого на организм приводит к ожогам открытых участков тела, временному ослеплению или ожогам сетчатки глаз.
Оптическое излучение видимого и инфракрасного диапазона при избыточной плотности может приводить к изменениям в сердечной мышце.
Ультрафиолетовое излучение (УФИ) - спектр электромагнитных колебаний с длиной волны 0,2...0,4 мкм.
Ультрафиолетовое излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение в пределах длин волн l=400-10 нм. различают ближнее ультрафиолетовое излучение (400-200 нм) и дальнее, или вакуумное (200-10 нм).(1 нм = 10-9 м).
Ультрафиолетовое излучение, составляющее приблизительно 5 % плотности потока солнечного излучения,— жизненно необходимый фактор, оказывающий благотворное стимулирующее действие на организм.
Ультрафиолетовое излучение искусственных источников (например, электросварочных дуг, плазмотронов) может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее уязвимы глаза, причем страдает преимущественно роговица и слизистая оболочка.
Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид электромагнитного излучения, генерируемого в диапазоне длин волн 0,1...1000 мкм. Отличие ЛИ от других видов излучения заключается в монохроматичности, когерентности и высокой степени направленности.
КОГЕРЕНТНОСТЬ (от лат. cohaerens — находящийся в связи), согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов. Если разность фаз 2 колебаний остается постоянной во времени или меняется по строго определенному закону, то колебания называются когерентными. Колебания, у которых разность фаз изменяется беспорядочно и быстро по сравнению с их периодом, называются некогерентными.
МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ СВЕТ, световые колебания одной частоты. Свет, близкий к монохроматическому свету, получают, выделяя спектральную линию или узкий участок спектра при помощи спектральных приборов (монохроматоров, светофильтров и др.). Свет высокой степени монохроматичности излучают лазеры, а также свободные атомы.
Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи.
Прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов брюшной полости; при облучении головы возможны внутричерепные кровоизлияния.
1.7 Влияние на деятельность человека электромагнитных полей промышленной частоты и радиоволн
Электромагнитные поля промышленной частоты
К ЭМП промышленной частоты относятся линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ и открытые распределительные устройства. Они являются источниками электрических и магнитных полей промышленной частоты (50 Гц).
Воздействие ЭМП промышленной частоты чаще всего связано с высоковольтными линиями электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях.
ЭМП промышленной частоты в основном поглощаются почвой, поэтому на небольшом расстоянии (50...100 м) от линий электропередач электрическая напряженность поля падает с десятков тысяч вольт на метр до нормативных уровней. Значительную опасность представляют магнитные поля, возникающие в зонах около ЛЭП токов промышленной частоты, и в зонах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются и в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон.
Длительное действие таких полей приводит к расстройствам, которые выражаются жалобами на головную боль, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в области сердца.
Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем.
В качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля:
внутри жилых зданий 0,5 кВ/м;
на территории жилой застройки 1 кВ/м.
Магнитные поля могут быть постоянными (ПМП), импульсными (ИМП), инфранизко-частотными (с частотой до 50 Гц), переменными (ПеМП). Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым.
При постоянной работе в условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови.
При преимущественно локальном воздействии появляется зуд, бледность или синюшность кожных покровов, отечность и уплотнение кожи.
Напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20...25 А/м, что не представляет опасности для человека.
Бытовые источники электромагнитных полей
В быту источниками ЭМП и излучений являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ и другие устройства. Электростатические поля в условиях пониженной влажности (менее 70 %) создают паласы, накидки, занавески и т. д.
Микроволновые печи в промышленном исполнении не представляют опасности, однако неисправность их защитных экранов может существенно повысить утечки электромагнитного излучения.
Экраны телевизоров и дисплеев как источники электромагнитного излучения в быту не представляют большой опасности даже при длительном воздействии на человека, если расстояния от экрана превышают 30 см.
Однако служащие отделов ЭВМ жалуются на недомогания при регулярной длительной работе в непосредственной близости от дисплеев.
Электромагнитные поля радиочастот
Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цеха и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям).
РАДИОВОЛНЫ, электромагнитные волны с частотой меньше 6000 ГГц (с длиной волны l больше 100 мкм). Радиоволны с различной l отличаются по особенностям при распространении в околоземном пространстве и по методам генерации, усиления и излучения. Их делят на сверхдлинные (l > 10 км), длинные (10-1 км), средние (1000-100 м), короткие (100-10 м) и УКВ (l < 10 м). УКВ, в свою очередь, подразделяются на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и субмиллиметровые волны.
Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100...150 м. При этом даже внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения.
Электромагнитное поле обладает определенной энергией, характеризующейся плотностью потока энергии.
Практически плотность потока энергии J (Вт/м2) в зависимости от расстояния r (м) до излучателя в воздухе определяется через мощность излучения радиотехнического устройства P (Вт) и коэффициент усиления излучающей антенны G:
 | (4.3) |
 | (4.4) |
При распространении в воздухе или вакууме Е = 377×Н.
При G = 1,
  [В/м] | (4.5) |
E – напряженность электрического поля;
Н – напряженность магнитного поля;
r – расстояние от источника излучения до места измерения напряженности.
Пространство около излучающей электромагнитное поле антенны или другого проводника с переменным током принято условно разделять на две зоны:
— ближнюю (зону индукции);
— дальнюю (волновую зону, или зону излучения).
В волновой зоне на расстоянии r>λ/2π (λ — длина волны) производят оценку излучаемой энергии по плотности энергии J (Вт/м2).
В зоне индукции оценивают раздельно напряженности электрического поля Е (В/м) и магнитного поля Н (А/м).
Источниками излучения электромагнитной энергии радиочастот в промышленности могут являться установки электротермии, работа которых основана на применении токов радиочастот для нагревания металлов при закалке, плавке, пайке, сварке, отжиге и других технологических процессах, а также диэлектриков при сушке и склейке изделий из древесины, сварке пластиков, спекании и др.
Эксплуатация и изготовление устройств радиосвязи, радиовещания, телевидения, радиолокации, радионавигации, радиоастрономии, медицинских аппаратов физиотерапии и др. также могут быть связаны с облучением обслуживающего персонала.
При воздействии электромагнитных полей на организм человека энергия поля поглощается тканями человека, что ведет к колебанию содержащихся в них ионов и дипольных молекул воды. Ионы тканей приходят в движение, так как в тканях возникают высокочастотные токи, сопровождающиеся тепловым эффектом. Наибольшему воздействию электромагнитного поля подвержены головной и спинной мозг, глаза.
Ранние признаки воздействия ВЧ, УВЧ и СВЧ — легкая утомляемость, изменения в крови. Исследования лиц, длительно работающих в зоне действия ЭМП радиочастоты, подтверждают кумуляцию (накопление) биологического эффекта даже при малых интенсивностях облучения.
1.8 Влияние на деятельность человека теплового и лазерного излучений
Тепловое излучение
Тепловое излучение в производственных условиях имеет диапазон волн от 0,1 мкм до 500 мкм.
Ультрафиолетовая область спектра имеет длину волн 0,1…4 мкм;
видимая часть – 0,4…0,78 мкм (400...780 нм)
инфракрасная – 0,78…500 мкм (780 нм до 500 мкм).
Инфракрасное излучение подразделяется на три области:
коротковолновую – излучения с длиной волны менее 1,4 мкм;
средневолновую – (1,4...3,0) мкм;
длинноволновую – более 3,0 мкм.
Не менее 60% всего теряемого тепла распространяется в окружающей среде путем инфракрасного излучения.
Эффект действия тепловых излучений на организм человека зависит от длины волны, которая обуславливает глубину их проникновения. Длинноволновое и средневолновое инфракрасные излучения поглощаются в основном кожным покровом, видимые излучения и коротковолновые инфракрасные излучения проникают в организм человека, воздействуя на его внутренние органы.
Коротковолновые инфракрасные излучения, поглощаясь хрусталиком глаза, являются причиной профессиональной катаракты (помутнение хрусталика). При интенсивном воздействии этих излучений на незащищенную голову может произойти тепловой удар.
При длительном пребывании человека в зоне тепловых излучений нарушается работа механизма терморегуляции, поддерживающего температуру тела на уровне 36,6...37,2 0С, происходит нарушение солевого баланса организма. При потере организмом солей в крови плохо удерживается вода. Нарушение водно-солевого баланса вызывает судорожную болезнь. Интегральная допустимая интенсивность теплового облучения не должна превышать 258 Вт/м2 (0,5 кал/(см2×мин).
Интенсивность облучения от нагретой поверхности(при
) можно определить по формуле:  | (4.6) |
где Ерасч – интенсивность облучения, Вт/м2;
F – площадь излучающей поверхности, м2;
l – расстояние от центра излучающей поверхности до облучаемого объекта, м;
А = 85 – для кожи человека и хлопчатобумажной ткани;
А = 100 – постоянный коэффициент для сукна.
Лазерное излучение
Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн
λ = 0,2...1000 мкм.
Лазерное излучение характеризуется чрезвычайно малой расходимостью луча и высокой энергетической освещенностью (Вт/см2) – отношением мощности потока излучения, падающего на участок облучаемой поверхности, к площади этого участка.
Наибольшую опасность лазерное излучение представляет для органов зрения. Попавшая в них энергия лазерного излучения преобразуется в тепловую энергию. Нагревание может вызвать различные повреждения и разрушения глаза.
Ткани живого организма при малых и средних интенсивностях облучения почти непроницаемы для лазерного излучения. Поэтому кожа наиболее подвержена его воздействию (чем выше интенсивность излучения и длиннее его волна, тем сильнее воздействие).
При больших интенсивностях лазерного облучения возможны повреждения не только кожи, но и внутренних тканей. Эти повреждения имеют характер отеков, кровоизлияний, омертвения тканей, а также свертывания или распада крови.
Лазерное излучение нормируется по предельно допустимым уровням облучения (ПДУ) – это уровни лазерного облучения, при которых в условиях ежедневной работы не появляются у работающих заболеваний и отклонений в состоянии здоровья.
За ПДУ лазерного излучения принимаются произведение энергетической освещенности (Вт/см2) на длительность облучения (с).
Биологические эффекты при воздействии лазерного излучения на организм делятся на две группы:
— первичные эффекты — органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых живых тканях;
— вторичные эффекты — неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение.
ПДУ непрерывного лазерного излучения для видимой области (λ= 0,4 ... 0,75 мкм) нормируется по энергетической экспозиции на роговице глаза, не вызывающей первичных (Нп, Дж/см2) и вторичных (Нв, Дж/см2) биологических эффектов.
Для первичных биологических эффектов (Нп, Дж/см2)
| Нп = Н1×k1 | (4.7) |
где H1 — энергетическая экспозиция на роговице глаза в зависимости от длительности воздействия τ при максимальном диаметре зрачка (d3 = 0,8 см);
k1=0,8–поправочный коэффициент на длину волны λ=0,45-0,9 мкм лазерного излучения при максимальном диаметре зрачка d3 = 0,8 см.
1.9 Виды ионизирующих излучений
Под термином «радиация» обычно понимают ионизирующее излучение, способное вызывать определенные изменения в живой и неживой материи.
Ионизирующим излучением (ИИ) считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.
Ионизирующее излучение состоит из ионизирующих частиц. К ионизирующим частицам относят корпускулы и фотоны.
Корпускулы - частицы с массой покоя отличной от нуля.
Фотоны - кванты электромагнитного излучения с нулевой массой покоя.
Корпускулярное излучение – ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля. К корпускулярному ионизирующему излучению относятся альфа-излучение, бета-излучение, протонное, нейтронное излучения.
Альфа-излучение – корпускулярное излучение, состоящее из ядер атомов гелия.
Бета-излучение – излучение, состоящее из электронов или позитронов.
р-излучение – излучение, состоящее из протонов.
n-излучение – излучение, состоящее из нейтронов.
К фотонному ионизирующему излучению относят гамма-, характеристическое, тормозное и рентгеновское излучения.
Гамма-излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц. Длина волны 1Ǻ и короче (1 Ǻ = 10-10 м). Энергия гамма-излучения природных радионуклидов – до 5 Мэв, при искусственных ядерных реакциях – до 20 Мэв.
Характеристическое излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния электрона атома. Имеет дискретный энергетический спектр.
Тормозное излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Имеет непрерывный энергетический спектр.
Рентгеновское излучение. Электромагнитное излучение, состоящее из тормозного и характеристического излучений. Природа рентгеновских лучей относительно проста: это электромагнитные колебания с длиной волны от 10-4 до 1000 Å (от 10-14 до 10-7 м)
1.10 Активность
Источниками ионизирующих излучений (ИИИ) называют вещества или установки, при использовании которых возникают ионизирующие излучения. Мощность источника ионизирующих излучений характеризуется его активностью(А).
Под активностью (А) понимается среднее число атомов радиоактивного вещества распадающихся в единицу времени.
| А = dN/dt | (5.1) |
dN – число атомов РВ, распавшееся за интервал времени dt.
Удельная активность радионуклида – отношение активности радионуклида в образце к массе образца: Аm = А/m.
Объемная активность радионуклида – отношение активности радионуклида в образце к объему образца: АV = А/V.
Поверхностная активность радионуклида – отношение активности радионуклида содержащегося на поверхности образца к площади поверхности этого образца: АS = А/S.
Линейная активность радионуклида – отношение активности радионуклида содержащейся на длине образца к его длине: АL = А/L
Изменение активности во времени описывается экспоненциальной зависимостью получившей название Закон радиоактивного распада:
| Аt = A0×exp(-λ·t) | (5.2) |
A0 – активность источника в начальный момент времени (t=0).
λ – постоянная распада (отношение доли ядер радионуклида, распадающихся за интервал времени dt, к этому интервалу).
На практике часто вместо экспоненциального закона изменение активности во времени определяется степенной зависимостью предложенной Вигнером и Веем:
 | (5.3) |
A0 – активность осколков деления в момент времени t0;
At – активность осколков деления в момент времени t;
n - коэффициент зависящий от изотопного состава источника ионизирующего излучения и от времени прошедшего после аварийного выброса или ядерного взрыва. Для практических расчетов в принимают:
n = 0,4 (для радиационной аварии); n = 1,2 (для ядерного взрыва).
Единица активности радионуклида – беккерель (Бк).
1Бк = 1распад/с.
Беккерель равен активности источника в котором за время 1 сек происходит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности – кюри (Ки).
Кюри – это активность источника в котором за время 1 сек происходит 37 миллиардов спонтанных ядерных превращений
(1 Ки = 3,7·1010 Бк) (1 Ки/км2 = 37000 Бк/м2).
1.11 Дозовые характеристики ионизирующих излучений
Мерой воздействия ионизирующего излучения на человека является доза. Различают следующие виды доз: экспозиционная, керма, поглощенная, эквивалентная, эффективная.
Экспозиционная доза Х – это отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в сухом воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом объеме:
| Х = dQ/dm | (5.4) |
Единицы измерения: Кл/кг; рентген: 1Р = 2,58×10-4 Кл/кг; 1Кл/кг = 3876 Р.
Понятием экспозиционной дозы желательно пользоваться для фотонного излучения в воздухе, при энергии фотонов до 3 Мэв.
В настоящее время (с 1.01.1990г.) использование экспозиционной дозы не рекомендуется. Это связано с тем, что экспозиционная доза была введена только для фотонного излучения, поэтому она не может использоваться в полях смешанного излучения разных видов.
Керма. Для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений всех видов используют понятие «керма» (kerma – аббревиатура от английских слов kinetic energy released in material).
Керма К – это отношение суммы первоначальных кинетических энергий dWK всех заряженных ионизирующих частиц, образованных под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества к массе dm вещества в этом объеме:
| К = dWK / dm | (5.5) |
Керма удобна тем, что она применима как для фотонов, так и для нейтронов в любом диапазоне доз и энергий излучения.
Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг.
Поглощенная доза ионизирующего излучения D – это отношение средней энергии dŴ, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:
| D = dŴ/dm | (5.6) |
То есть поглощенная доза - это отношение энергии поглощенной веществом, к массе этого вещества. Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.
Между экспозиционной и поглощенной дозами существует определенная связь, так для образования пары ионов в воздухе при нормальных условиях необходимо затратить в среднем 34 эВ. Знание этого факта позволяет установить связь между ЭД и ПД: 1 Р = 0,01 Гр.
Эквивалентная доза НТ,R – это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR.
| НТ,R = WR.× DT,R | (5.7) |
где DT,R средняя поглощенная доза в органе или ткани Т,
а WR – взвешивающий коэффициент для излучения R.
— для λ-квантов и β-частиц любых энергий WR = 1;
— для нейтронов WR от 5 до 10;
— для α-частиц WR = 20.
В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является 1 бэр.
1 Зв = 100 бэр или 1бэр = 0,01 Зв.
Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению. Поэтому для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей тела человека введено понятие эффективной дозы.
Эффективная доза Е – сумма произведений эквивалентных доз в органах и тканях человека НТ на взвешивающие коэффициенты для этих органов и тканей WT.
 | (5.8) |
где НТ - эквивалентная доза в органе или ткани Т;
WT – взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т. Сумма всех коэффициентов WT равна единице.
Единицы измерения эффективной дозы – зиверт.
Wт имеет следующие значения: половые железы - 0,2; костный мозг - 0,12; кишечник - 0,12, желудок - 0,12, легкие - 0,12; мочевой пузырь - 0,05, молочные железы - 0,05, печень - 0,05, пищевод - 0,05, щитовидная железа - 0,05; кожа - 0,01; кости - 0,01; остальные органы - 0,05.
Эффективная коллективная доза(S) это эффективная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации.. Она равна сумме индивидуальных эффективных доз. Единица измерения эффективной коллективной дозы – человеко-зиверт (чел-Зв), внесистемная – человеко-бэр (чел-бэр):
 | (5.9) |
n – число людей.
Мощность дозы (уровень радиации) – это отношение приращения дозы за интервал времени dt к величине этого интервала.
Мощность экспозиционной дозы:
[Р/час ]Мощность кермы:
[Гр/час]Мощность поглощенной дозы
[Гр/час]Мощность эквивалентной дозы
[Зв/час]Мощность эффективной дозы Ê = dE/dt [Зв/час]
1.12 Связь активности и мощности дозы
Рисунок 5.1 – Схема связи активности и мощности дозы.
Связь активности с дозовыми величинами осуществляется через керма-постоянную радионуклида (Гδ).
Мощность воздушной кермы Ќ, создаваемой фотонами от точечного изотропно излучающего источника с активностью А находящегося в вакууме на расстоянии R от источника равна: произведению керма-постоянной данного радионуклида и активности источника деленному на квадрат этого расстояния:
| Ќ = Гδ ×А / R2 [Гр/с] | (5.10) |
Керма-постоянная радионуклида Гδ – это отношение мощности воздушной кермы Ќ, создаваемой фотонами с энергией больше заданного порогового значения δ от точечного изотропно излучающего источника данного радионуклида, находящегося в вакууме на расстоянии r от источника, умноженной на квадрат этого расстояния, к активности А источника:
| Гδ = Ќ× R2/А [Гр·м2/(с·Бк)] | (5.11) |
Раньше использовалась гамма-постоянная ( Г) – это отношение мощности экспозиционной дозы Р, создаваемой γ-излучением точечного изотропного источника данного радионуклида на расстоянии R, умноженной на квадрат этого расстояния, к активности А этого источника:
| Р = Г×А/R2 | (5.12) |
| Г = Р× L2/А [Гр·м2/(с·Бк)] | (5.13) |
На практике, для того чтобы связать активность с мощностью дозы используют коэффициент kγ.
kγ – это коэффициент перехода от плотности заражения к уровню радиации.
| Р = kγ.× АS | (5.14) |
| kγ. =Р/АS [Р∙м2/(час∙Ки)] | (5.15) |
АS - поверхностная активность (плотность загрязнения)
АS = А/S [Бк/м2].
В НРБ-99 используется понятие дозового коэффициента ε:
| ε = Ĥ/А [Зв/Бк] | (5.16) |