Неионизирующие излучения. 
Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности

Первые сведения об электричестве и магнетизме появились много веков тому назад, но только к концу XIX в. учение об электромагнетизме получило широкое развитие, особенно после открытия Максвеллом законов электродинамики. Одним из основных понятий в теории электромагнетизма является понятие поля (магнитного, электрического, электромагнитного).

Электромагнитное поле (ЭМП) — особая форма существования материи, создаваемая движущимися и неподвижными электрическими зарядами в воздушном пространстве. ЭМП распространяется в виде электромагнитных волн со скоростью, близкой к скорости света. Основными параметрами ЭМП являются длина волны, частота колебаний и скорость распространения.

Электромагнитное поле характеризуется совокупностью переменного электрического и неразрывно с ним связанного магнитного полей. Напряженность электрического поля измеряется в единицах В/м, а напряженность магнитного поляв единицах А/м. Напряженность является силовой характеристикой поля. Но существует еще энергетическая характеристика — поверхностная плотность потока энергии излучения (ППЭ), единицей которой является Вт/м2.

К ЭМП относятся электростатическое, постоянное магнитное, низкои сверхнизкочастотные поля, электромагнитное поля радиочастот, инфракрасное, видимое, лазерное и УФ-излучение. Спектр ЭМП приведен в табл. 5.9. Человек постоянно подвергается воздействию естественных магнитных и электрических полей. Во­ круг Земли существует электромагнитные поле, магнитная напряженность которого составляет 400 А/м, а электрическая — 100 В/м. Эти значения колеблются в зависимости от широты и высоты над поверхностью Земли и изменяются во времени (рис. 5.6−5.8). Быстрые изменения геомагнитного поля, такие как магнитные возмущения, магнитные бури, возникающие в связи с усиленным притоком электрически заряженных частиц с поверхности Солнца, играют значительную роль в функционировании организма человека. Так, в периоды интенсивной солнечной активности ухудшается общее состояние людей, увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний. Рассмотрим, с какими видами ЭМП человек встречается в условиях производства.

Электромагнитные поля радиочастот. Электромагнитные поля Радиочастот характеризуются рядом свойств (способность нагревать материалы, распространяться и отражаться от границы раздела двух сред, взаимодействовать с веществом), благодаря которым ЭМП широко используются при термообработке металлов, лайке, плавке металлов, сварке полимеров для обложек книг, папок, пакетов, игрушек, спецодежды, нагреве пластмасс, в радиосвязи, телевидении, медицине, радиоспектроскопии, геодезии, терапии, для вулканизации резины, при термической пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного грева пищевых продуктов.

Из профессиональных заболеваний под воздействием указанных излучений возникают такие виды патологии как вегетативно­сенсорная дистония, астенический, астеновегетативный и гипоталамический синдромы и катаракта.

При вегетативно-сенсорной диетании (рассогласованности) за­ болевшие жалуются на головные боли, головокружения, зябкость или жар, усиленное слюноотделение или сухость во рту, нарушение сна, общую слабость и повышенную утомляемость. Их беспокоит сердцебиение, неприятные ощущения в области сердца, одышка при волнении, обмороки, неустойчивый аппетит, тошнота. При медицинском осмотре отмечаются усиление сухожильных рефлексов, дрожание век и рук, колебания кровяного артериального давления.

Астенический синдром рассматривается как проявление ной стадии заболевания. Больные предъявляют жалобы на головную боль, головокружение, утомляемость, раздражительность, нарушение сна, боли в области сердца. Характерно артериальное давление, замедление сердечных сокращений.

Астеновегетативный синдром — это умеренно выраженная для заболевания на фоне жалоб, характерных для синдрома. Появляются неустойчивость кровяного давления, склонность к сосудистым спазмам.

Гипоталамический синдром — характеризуется более глубоким поражением вегетативных функций. Он проявляется постоянными жалобами на головные головокружения, чувство жара или озноба, общую слабость, тошноту или рвоту, обморочные состояния.

При начальной и умеренной клинике заболевания после выздоровления возможно возвращение работника на прежнее при условии, что излучение не превышает ПДУ. При вы стадии заболевания необходимо решение вопроса о степени трудоспособности.

ЭМП-излучения в условиях производства. В основе поражений лежит тепловой эффект, который обладает способностью к кумуляции. Помимо этого следует иметь в виду и возможность неблагоприятного воздействия ЭМП-излучения на сетчатку и другие анатомические образования зрительного анализатора.

Таблица 5.12.

Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии ЭМП диапазона частот более 30 кГц-300 ГГц.

* Для условий локального облучения кистей рук.

Электрические поля промышленной частоты. С развитием энергетики и электрификации на современном этапе создание энергетических систем сопровождается расширением сети высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) и увеличением напряжения на них до тысяч киловольт. Это обусловливает возможность неблагоприятного воздействия ЭМП промышленной частоты на персонал, обслуживающий действующие производящие строительные, монтажные, наладочные работы зоне ЛЭП.

Интенсивность ЭМП промышленной частоты оценивают напряженности электрической и магнитной составляющим зависит от напряжения на линии, высоты подвеса проводов и удаления от них.

К массовым средствам защиты от действия ЭП частотой 50 Гц относятся: а) стационарные экранирующие устройства (козырьки, навесы, перегородки); б) переносные (передвижные) экранирующие устройства (инвентарные навесы, палатки, перегородки, щиты, зонты, экраны и др.).

К индивидуальным средствам защиты относятся: защитный костюм- (куртка и брюки, комбинезон, экранирующий головной убор); металлическая или пластмассовая каска для теплого времени года, специальная обувь, имеющая электропроводящую резиновую подошву или выполненную целиком из электропроводящей резины.

Все элементы стационарных, переносных, а также индивидуальных средств защиты должны иметь электрический контакт между собой и должны быть заземлены.

Электростатические поля. Электростатические поля (ЭСП) образуются за счет неподвижных электрических зарядов и их действия. Они могут существовать как в пространстве, так и поверхности материалов и оборудования.

Электростатические поля используются для электростатической сепарации руд и материалов, электрического нанесения лакокрасочных и полимерных электросваривания.

У работников встречаются жалобы на раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита. Характерны «фобии», обусловленные страхом ожидаемого Склонность к ним обычно сочетается с повышенной «'» 'ГТlrти'­ нальной возбудимостью.

Гигиеническое нормирование и средства защиты. Допустимые уровни напряженности электростатического поля на рабочих местах регламентируются ГОСТ 12.1.045−84 «Электрические Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля», а также СН 1757−77 «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля», СанПиИ 2.2.4.1191−03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» .

Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей (Епред) устанавливается равным 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется.

В диапазоне напряженности 20−60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты Тдап' ч, определяется по формуле Применение средств защиты работников обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности ЭСП на рабочих местах превышают 60 кВ/м. В качестве индивидуальных средств за­ щиты могут применяться антистатические обувь, халаты, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие заземление тела человека.

Лазер как техническое устройство состоит из трех основных элементов: активной среды, системы накачки и соответствующего резонатора. В зависимости от характера активной среды лазеры подразделяются на следующие типы: твердотельные (на кристаллах или стеклах), газовые лазеры на красителях, химические, полупроводниковые и др. В качестве резонатора обычно используются плоскопараллельные зеркала с высоким коэффициентом отражения, между которыми размещается активная среда. Накачка, т. е. перевод атомов активной среды на верхний уровень, обеспечивается или посредством мощного источника света, или электрическим разрядом.

За счет монохроматичности лазерного луча и его малой расходимости создаются исключительно высокие энергетические экспозиции, позволяющие получить локальный термоэффект. Это является основанием для использования лазерных установок в промышленности при обработке материалов (резание, сверление, точечная и шовная сварка, пайка, поверхностная закалка и др.), в медицине.

Лазерное излучение способно распространяться на значительные расстояния и отражаться от границы раздела двух сред, что позволяет применять это свойство для целей локации, навигации, связи и т. д.

В настоящее время наибольшее распространение получили лазеры, генерирующие электромагнитные излучения с длиной волны 0,33; 0,40; 0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм.

Сопутствующие факторы входят в комплекс физических и химических вредных производственных факторов, возникающих при работе лазеров, и могут усиливать неблагоприятное действие из­ лучения на организм, а в некоторых случаях имеют самостоятельное значение. По способу образования они подразделяются на две группы: к первой относятся факторы, возникающие в результате собственно работы лазеров, степень выраженности их зависит от физико-технических параметров лазерной установки; ко второй — факторы, образующиеся при взаимодействии лазерного излучения с обрабатываемыми материалами или с различными элементами системы по ходу луча.

По классификации лазеры разделены на четыре класса:

• 1) безопасные — выходное излучение не опасно для глаз;
• 2) малоопасные — опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;
• 3) среднеопасные-опасно для глаз прямое, зеркально, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;
• 4) высокоопасные — опасно для кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Электрические поля высокой интенсивности, высокотемпературная плазма, являющаяся источником кратковременного рентгеновского и нейтронного излучения (в фокусе лазерного луча).

При применении лазеров большой мощности и расширении их практического использования возросла опасность случайного повреждения не только органа зрения, но и кожных покровов, и даже внутренних органов. Характер повреждений кожи или слизистых оболочек варьирует от легкой гиперемии (покраснения) до различной степени ожогов, вплоть до грубых патологических изменений типа некроза (омертвление).

Биологическое действие лазерного излучения. Действие лазеров на организм зависит от параметров излучения (мощности и энергии излучения на единицу облучаемой поверхности, длины волны, длительности импульса, частоты следования импульсов, времени облучения, площади облучаемой поверхности), локализации воздействия и от анатомо-физиологических особенностей облучаемых. объектов.

Лазерное излучение способно вызвать первичные эффекты, к которым относятся органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях, и вторичные эффекты — неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение.

Термический эффект импульсных лазеров большой интенсивности имеет специфические особенности. При действии излучения импульсного лазера в облучаемых тканях происходит быстрый нагрев структур. Если излучение соответствует режиму свободной генерации, т. е. за время импульса (длительность в пределах 1 мс) тепловая энергия вызывает термический ожог тканей. В результате быстрого нагрева структур до высоких температур происходит резкое повышение давления из-за моментального вскипания жидкостной части в облучаемых тканевых элементах, что приводит механическому повреждению тканей. Например, в момент воздействия на глаз или на кожу импульс излучения субъективно ощущается как точечный удар. С увеличением энергии в импульсе из­ лучения ударная волна возрастает. Таким образом, лазерное свечение приводит к сочетанному (термическому с эффекту.

При воздействии лазера на орган зрения эффект в степени зависит от длины волны и локализации Выраженность морфологических изменений может быть от потери зрения до инструментальна выявляемых нарушений. Лазерное излучение видимой и ближней инфракрасной области спектра при попадании в орган зрения вызывает разнообразные функциональные сдвиги в организме. В частности, развиваются изменения в центральной нервной, сердечно­сосудистой, эндокринной системах, которые могут приводить к нарушению здоровья. Указанные функциональные расстройства, если не принять соответствующих мер оздоровления условий тру­ да, могут закончиться возникновением заболеваний данных систем, что можно трактовать как производственно обусловленную заболеваемость.

Лазерное излучение как составная часть неионизирующего излучения при действии на организм человека может привести к его повреждению. В качестве профессиональных заболеваний в данном случае необходимо назвать местные поражения тканей: ожоги кожи и поражения роговицы и сетчатки глаза, возникающие довольно быстро.

Ожоги кожи возникают от прямого и отраженного излучения.

На ней возникают покраснения, отек, болезненность с последующим образованием пузырей, иногда вплоть до образования струпа и рубца. В зависимости от степени ожогов пострадавшие должны быть освобождены от работы и направлены на лечение.

Поражения роговицы и сетчатки глаза могут возникать через короткое время после облучения. Чаще всего последствия лазерного облучения органа зрения ограничиваются проходящими функциональными нарушениями в виде расстройства темновой адаптации, изменений чувствительности роговицы, временной слепоты.

Пострадавшие от более мощного пучка лазерных лучей могут испытать ощущение удара, толчка в глаз, после этого на глазном дне можно обнаружить отек сетчатки, ожог, кровоизлияния, а впоследствии — изменение остроты зрения. Ожоги роговицы болезненны и вызывают ее помутнение. Лица, длительно работающие с лазером, жалуются на повышенную утомляемость глаз к концу рабочего дня, тупые и режущие боли, жжение, непереносимость яркого света, слезотечение или сухость в глазах, чувство жара и тяжесть век при мало меняющейся остроте зрения. Помутнения наблюдаются и в хрусталике, и в стекловидном теле; возможно развитие катаракты.

Для ПДУ непрерывного лазерного излучения выбирают энергетическую экспозицию наименьшей величины, не вызывающей биологических эффектов (с учетом длины волны и длительности воздействия). Для импульсно-периодического действия ПДУ излучения рассчитывают с учетом частоты повторения и воздействия серии импульсов.

В целях исключения облучения работников необходимо ограждение лазерной зоны, экранирование пучка излучения. Экраны должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения, быть огнестойкими и не выделять токсических веществ при воздействии на них лазерного излучения. Для лазеров четвертого класса опасности рекомендуется применение дистанционного управления. Для удаления токсичных газов, паров и пыли рабочие места должны оборудоваться приточно-вытяжной вентиляцией. К индивидуальным средствам защиты относятся специальные очки, щитки, маски, обеспечивающие снижение облучения глаз до установленных уровней. Лица, поступающие на работу, должны быть заранее осмотрены медицинской комиссией и. раз в год проходить медицинский осмотр. Если у них обнаруживаются заболевания кожи или глаз, им не следует работать с лазерным излучением.