Нормирование негативных факторов
Одним из основных вредных факторов среды обитания человека являются вредные химические вещества.
В настоящее время известно около 7 млн. химических веществ и соединений, из которых 60 тыс. находят применение в деятельности человека: 5500 − в виде пищевых добавок, 4000 − лекарств, 1500 − препаратов бытовой химии. На Международном рынке ежегодно появляется от 500 до 1000 новых химических соединений и смесей.
Человек может подвергаться их воздействию во всех сферах среды обитания:
* в производственных условиях;
* в быту.
Вредные вещества могут поступать в организм человека из атмосферного воздуха, с питьевой водой, с пищей.
Пары, газы, жидкости, аэрозоли, соединения, смеси (далее вещество) при контакте с организмом человека могут вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Воздействие вредных веществ на человека может сопровождаться отравлениями и травмами.
Согласно ГОСТ 12.1.007−76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» вредное вещество - вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Химические вещества (органические, неорганические, элементо − органические) в зависимости от их практического использования классифицируют на:
* промышленные яды, используемые в производстве: органические растворители (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин);
* ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве: пестициды и др.;
* лекарственные средства (аспирин);
* бытовые химикаты, применяемые в виде пищевых добавок (уксус), средства санитарии, личной гигиены, косметики и т. д.;
* биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях (аконит, цикута), в грибах (мухомор), у животных (змеи) и насекомых (пчелы);
* отравляющие вещества (ОВ) − зарин, иприт, фосген и др.
Ядовитые свойства могут проявлять практически все вещества.
Однако к ядам принято относить лишь те, которые свое вредное действие проявляют в обычных условиях и в относительно небольших количествах.
Общая токсикологическая классификация ядов включает в себя следующие виды воздействия на живые организмы:
* нервно−паралитическое (судороги, параличи), например, никотин, некоторые пестициды, ОВ;
* кожно−резорбтивное (местные воспаления в сочетании с общетоксическими явлениями), например, уксусная эссенция, дихлорэтан, мышьяк;
общетоксическое (кома, отек мозга, судороги), например, алкоголь и его суррогаты, угарный газ;
удушающее (токсический отек мозга), например, оксиды азота, некоторые ОВ;
слезоточивое и раздражающее (раздражение слизистых оболочек глаз, носа, горла), например, пары крепких кислот и щелочей;
психотропное (нарушение психической активности, сознания), например, наркотики, атропин.
Вместе с тем яды обладают и так называемой избирательной токсичностью, т. е. представляют наибольшую опасность для определенного органа или системы организма. По избирательной токсичности яды подразделяют на:
сердечные, к ним относятся многие лекарственные препараты, растительные яды, соли металлов (бария, калия);
нервные, вызывающие нарушение психической деятельности − это алкоголь, наркотики, угарный газ, некоторые пестициды;
печеночные, среди них следует выделить хлорированные углеводороды, ядовитые грибы, фенолы и альдегиды;
почечные, это соединения тяжелых металлов, этиленгликоль, щавелевая кислота;
кровяные − анилин и его производные, нитриты;
легочные − оксиды азота, озон, фосген и др.
Нормирование содержания вредных веществ
Его производят в соответствии с ГОСТ 12.1.005−88 «Общие санитарно − гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
Существуют показатели токсичности и показатели возможности отравления человека.
Для количественной оценки вредного воздействия на человека химического вещества в промышленной токсикологии используют следующие показатели, характеризующие степень его токсичности:
1. Средняя смертельная концентрация в воздухе (CL50) − концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух−, четырехчасовом ингаляционном воздействии на мышей или крыс;
2. Средняя смертельная доза при введении в желудок (DL50Ж) − доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок;
3. Средняя смертельная доза при нанесении на кожу (DL50K) − доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу;
4. Порог хронического действия (Limcr) − минимальная концентрация вредного вещества, вызывающая вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа 5 раз в неделю на протяжении не менее 4 месяцев;
5. Порог острого действия (Limаc) − минимальная концентрация вредного вещества, вызывающая изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций;
6. Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК р.з) − такая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Для химических веществ, на которые ПДК (17) не установлены временно устанавливают ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и оговаривают условия их применения в каждом отдельном случае.
ОБУВ определяют расчетным путем по физико − химическим свойствам или интерполяцией и экстраполяцией в рядах близких по строению соединений или по показателям острой опасности.
Эти показатели пересматриваются через каждые 2 года или заменяются.
Для оценки состояния воздушной среды также используют показатель ВДК р.з − временно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны(временный отраслевой норматив на 2 − 3 года).
Показателями возможности ингаляционного отравления являются:
1. Коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО) − отношение максимально достигаемой концентрации вредного вещества в воздухе при 20оС к средней смертельной концентрации вещества для мышей.
2. Зона острого действия (Limac) − отношение среднесмертельной концентрации к порогу острого действия;
3. Зона хронического действия (Limcr) − отношение порога острого действия к порогу хронического действия.
Наименование показателей
Классы опасности
1
2
3
4
Предельно допустимая концентрация (ПДКрз) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м 3.
менее 0,1
0,1…1,0
1,0…10,0
более 10,0
Средняя смертельная доза DL50ж при введении в желудок, мг/кг
менее 15
15…150
151…5000
более 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу DL50к, мг/кг
менее 100
100…500
501…2500
более 2500
Средняя смертельная концентрация CL50 в воздухе, мг/м3
менее 500
500..5000
50001…50000
более 50000
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)
более 300
300…30
29…3
менее 3
Зона острого действия (Limac)
менее 6,0
6,0…18,0
18,1…54,0
более 54,0
Зона хронического действия (Limcr)
более 10,0
10,0…5,0
4,9…2,5
менее 2,5
Согласно ГОСТ 12.1.007−76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» по степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:
1. чрезвычайно опасные;
2. высоко опасные;
3. умеренно опасные;
4. малоопасные.
Отнесение вредного вещества к классу опасности производится по значению показателя, соответствующего наиболее высокому классу опасности.
Государственный стандарт устанавливает токсикологические параметры только для 2000 химических веществ, для которых были проведены комплексные токсиколого − гигиенические исследования.
В промышленности используются гораздо больше химических веществ и для обеспечения безопасности труда работников необходима по меньшей мере оценка токсичности ( вредного воздействия) применяемых в производстве химических веществ.
В производственных условиях работа проводится с несколькими химическими веществами, которые могут оказывать комбинированное воздействие на организм человека.
Выделяют следующие виды комбинированного действия: синергизм (19); аддитивность (1); антагонизм; сенсибилизация.
Комплексное действие ядов − одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления.
Пути поступления вредных веществ в организм человека
Вредные вещества могут проникать в организм тремя путями:
ингаляционным − через органы дыхания;
перорально - через желудочно-кишечный тракт;
перкутально - через кожу.
Основным и наиболее опасным является ингаляционный путь, так как слизистые оболочки верхних дыхательный путей и легкие обладают высокой всасывающей способностью, а также отсутствуют барьеры, обезвреживающие вредные вещества.
Пути выделения вредных веществ из организма
Выделение ядов из организма происходит различными путями: через легкие, кожу, почки, желудочно − кишечный тракт.
Через легкие удаляются летучие вещества, не изменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме. Так, через легкие выделяются бензол, хлороформ, бензин, диэтиловый эфир.
Через почки выделяются хорошо растворимые в воде вещества и продукты их превращения.
Через желудочно − кишечный тракт выводятся нерастворимые или плохо растворимые вещества. Через кожу сальными железами удаляются вещества, растворимые в жирах. Эти же вещества выделяются также молочными железами вместе с молоком.
Меры защиты при обращении с токсичными веществами
Основными мерами защиты работающих от воздействия вредных веществ являются:
Технологические мероприятия:
замена токсичных веществ (20) на менее токсичные;
внедрение технологических процессов с дистанционным управлением;
замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми;
замена порошков гранулами и пастами;
совершенствование технологического оборудования;
герметизация оборудования и аппаратуры.
Технические мероприятия:
локализация выделений вредных веществ (3) с помощью местной вентиляции;
очистка технологических и вентиляционных выбросов от вредных веществ.
Санитарно −гигиенические мероприятия:
контроль воздушной среды на содержание вредных веществ;
применение препаратов, повышающих устойчивость иммунной системы;
лечебно − профилактические мероприятия, предусматривающие проведение предварительных и периодических медицинских осмотров.
При значительной загрязненности воздушной среды вредными веществами, при аварийной разгерметизации оборудования используют средства индивидуальной защиты органов дыхания − противогазы (фильтрующие, изолирующие, шланговые), респираторы. Выбор средств защиты определяется видом вредных веществ и их концентрацией.
Содержание вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест ограничивается величинами ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест (12). Нормируются средняя суточная концентрация вещества (ПДКс.с (16)) и максимально разовая (ПДКм.р (14)).
Эти концентрации определены гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.1338−03.
Таблица 5.2.2 − ПДК загрязняющих веществ (мг/м3) в атмосферном воздухе населенных мест (извлечение)
Вещество
ПДКм.р
ПДКс.с
Класс опасности
Диоксид азота
0,085
0,04
2
Оксид азота
0,6
0,06
3
Бенз(а)пирен
−
0,1 мкг/100м3
1
Бензол
1,5
0,1
2
Диоксид серы
0,5
0,05
3
Неорганическая пыль
0,15
0,05
3
Свинец и его соединения, кроме тетраэтиленсвинца (в пересчете на Pb)
−
0,0003
1
Оксид углерода
5
3
4
Нормирование качества воды водоемов проводят в интересах здоровья населения по ГОСТ 2761−84, СанПиН 2.1.4.1074−01, СанПиН 2.1.4.1175−02, ГН 2.1.5.689−98.
Нормы устанавливаются для следующих параметров воды водоёмов:
содержание плавающих примесей и взвешенных частиц;
запах;
привкус;
цветность;
мутность;
температура воды;
значение водородного показателя рН;
состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода;
биологическая и химическая потребность воды в кислороде;
состав и ПДКв (13) химических веществ и болезнетворных бактерий.
Радиационная безопасность питьевой воды определяется её соответствием СП 2.6.1.758−99 по показателям α− и β− активности.
Нормирование химического загрязнения почв проводится по предельно допустимым концентрациям ПДКп (15) (ГН 6229−91).
Значение ПДКп значительно отличается от допустимых концентраций для воды и воздуха, так как вредные вещества из почвы в организм человека попадают и в исключительных случаях и небольших количествах, в основном через контактирующие с почвой среды (воздух, вода, растения).
В зависимости от пути миграции вредных веществ в сопредельные среды существует четыре разновидности ПДКп:
ТВ − транслокационный показатель (21);
МА − миграционный атмосферный показатель (6);
МВ − миграционный водный показатель (7);
ОС − общесанитарный показатель (11).
Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест проводится по методическим указаниям МУ 2.1.7.1287−03.
Нормирование химических веществ в пищевых продуктах осуществляется по ПДК, которые устанавливаются с учетом допустимой суточной дозы (ДСД) или допустимого суточного поступления (ДСП).
Качество и безопасность пищевой продукции определяется её соответствием гигиеническим нормативам, установленным СанПиН 2.3.2.560−96.
При нормировании содержания вредных компонентов (химических веществ, микроорганизмов, радионуклидов и т.д.) в продуктах питания используются такие показатели как органолептический, эпидемический, радиационный, токсикологический и др.
Органолептические свойства продовольственного сырья и пищевых продуктов определяются показателями вкуса, запаха, цвета, консистенции и внешнего вида продукции.
Они не должны ухудшаться при её хранении, транспортировке и в процессе реализации.
В нормах определяют безопасность пищевых продуктов в эпидемическом и радиационном отношении, а также по содержанию химических загрязнителей.
В пищевых продуктах регламентируется содержание основных вредных веществ, опасных для здоровья человека. Не допускается присутствие литотоксинов.
Во всех видах продовольственного сырья и пищевых продуктов нормируются как глобальные загрязнители пестициды в соответствии с ГН 1.1546−96 «Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды».
В продуктах животного происхождения нормируются остаточные количества антибиотиков, применяемых для лечения и профилактики заболеваний скота и птицы.
Вводится нормирование полихлорированных бифенилов в рыбе и рыбопродуктах, бенз(а)пирена − в зерне, в копченых и рыбных продуктах.
Нормируется содержание азотсодержащих соединений: нитратов − в плодоовощной продукции; N−нитрозаминов − в рыбе, мясе, копченых изделиях и пивоваренном солоде.
Особое внимание уделяется наличию тяжелых металлов и нитратов в продуктах массового употребления, таких как овощи, молочные продукты, алкогольные и безалкогольные напитки.
С целью ограничения внутреннего облучения продуктами питания установлены гигиенические нормативы содержания радионуклидов цезия − 137 и стронция − 90 в соответствии с «Нормами радиационной безопасности (НРБ−99).
В производственном сырье и пищевых продуктах не допускается наличие патогенных микроорганизмов, вызывающих инфекционные болезни животных и человека, и паразитарных организмов.
Гигиенические нормативы по микробиологическим показателям включают контроль за отдельными группами микроорганизмов; бактерии группы кишечной палочки, E.coli, сальмонеллы, микроорганизмы порчи − в основном это дрожжи, плесневые грибы и др.
Важными критериями оценки качества продуктов питания являются показатели пищевой ценности, включающие содержание в продукции основных пищевых веществ (белки, жиры, углеводы, витамины, макро − и микроэлементы) и энергетическая ценность продукции.
Для производства пищевых продуктов могут применяться пищевые добавки, разрешенные органами Госсанэпидслужбы России.
К наиболее распространенным пищевым добавкам относятся консерванты и красители, которые на упаковке должны обознаться буквой «Е» с соответствующим номером.
Наиболее распространенными консервантами являются: поваренная соль, этиловый спирт, уксусная (Е260), сернистая (Е220), сорбиновая (E200), бензойная (Е210) кислоты, углекислый газ (Е290), нитриты (Е249) и др.
Некоторые виды импортных продуктов могут содержать опасные консерванты, вызывающие:
злокачественные опухоли − Е131, Е152, Е210, Е240, ЕЗЗ0, Е447;
заболевания печени и почек −Е171, Е173, Е320, Е321;
заболевания желудочно − кишечного тракта − Е221, E322, E339, Е405, Е463.
Все красители, применяемые пищевой промышленностью России, разрешены для использования в соответствии с СанПиН 2.3.2.256−96 и прошли гигиеническую экспертизу.
Существуют допустимые уровни выделения вредных веществ из полимерных, например, упаковочных или строительных материалов в контактирующие с ними среды (вода, воздух, продукты питания).
Устанавливаются нормативы выделения токсичных химических веществ, образующихся в результате термодеструкции различных материалов.
В настоящее время в профилактической токсикологии и гигиене разработана система гигиенических нормативов, регламентирующих уровень воздействия потенциально опасных химических соединений на здоровье человека.
Вибрация и акустические колебания
Действие вибрации, шума, вибрации, ультразвука, инфразвука на организм. Гигиеническое нормирование
Шум, вибрация, инфра - и ультразвук по своей физической природе являются упругими колебаниями твердых тел, газов и жидкостей.
Вибрация - механические колебания упругих тел, проявляющиеся в изменении положения центра тяжести, оси симметрии или формы которую тело имело в статическом состоянии.
Воздействие вибраций на человека классифицируются:
по способу передачи вибраций;
по направлению действия вибраций;
по временной характеристике.
В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на:
общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
локальную, передающуюся через руки или участки тела человека, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.
По направлению действия вибрация подразделяется на:
вертикальную;
горизонтальную, от спины к груди;
горизонтальную, от правого плеча к левому плечу.
По временной характеристике различается:
постоянная вибрация, для которой контролируемый параметр, например, виброскорость за время наблюдения изменяется не более чем в два раза (6 дБ);
непостоянная вибрация, изменяющаяся по контролируемым параметрам более чем в два раза.
Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью.
Действие вибрации зависит от:
частоты и амплитуды колебаний;
продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия;
демпфирующих свойств тканей организма человека;
явлений резонанса и других условий.
Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил.
При повышении частот колебаний выше 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах.
Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20...30 Гц, при горизонтальных − 1,5...2 Гц.
Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.
Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости (грудь, диафрагма, живот), резонансными являются частоты З...3,5 Гц.
Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4...6 Гц.
При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно − двигательный аппарат, нервная система и такие анализаторы, как вестибулярный, зрительный, тактильный.
У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания.
Под влиянием общих вибраций отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравматизацию различных тканей с последующими их изменениями.
Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.
Вибрационная болезнь (ВБ) от воздействия общей вибрации и толчков регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, часто − на заводах железобетонных изделий.
Рабочие жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость.
В целом, картина воздействия общей низко− и среднечастотной вибрации выражается общими вегетативными расстройствами с нарушениями опорно− двигательного аппарата (мышц, связок, костей и суставов), а также сосудистого тонуса и болевой, температурной и вибрационной чувствительности.
Бич современного производства, особенно машиностроения, − локальная вибрация.
Локальной вибрации подвергаются главным образом лица, работающие с ручным механизированным инструментом.
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью.
Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.
В этих случаях рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в руках, часто по ночам. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а колебания высоких частот − спазм сосудов.
У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8...10 лет работы. При работе с инструментом ударного действия (клепка, обрубка) виброболезнь проявляется через 12...15 лет.
К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, повышенная влажность, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.
Вибрационная болезнь (ВБ) включена в список профессиональных заболеваний. Она диагностируется, как правило, у работающих на производстве; в условиях населенных мест ВБ не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники и др.).
Лица, подвергающиеся воздействию вибрации окружающей среды, чаще болеют сердечно − сосудистыми и нервными заболеваниями и обычно жалуются на неважное самочувствие.
Гигиеническое нормирование вибраций осуществляется по ГОСТ 12.1.012−90 и СН 2.2.4/2.1.8.566−96.
Документы устанавливают нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий.
При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости v или виброускорения а и их логарифмические уровни Lv, La для локальных вибраций в октавных полосах частот, а для общей вибрации − в октавных или 1/3 октавных полосах.
Допускается интегральная оценка вибрации во всем частотном диапазоне нормируемого параметра, а также по дозе вибрации с учетом времени воздействия.
Акустические колебания. Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред.
Звук − акустические колебания в диапазоне 16 Гц...20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом.
Инфразвук − акустические колебания с частотой менее 16 Гц.
Ультразвук − акустические колебания с частотой выше 20000 Гц.
Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.
Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Самые низкие значения порогов лежат в диапазоне частот 1...5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц, на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот. К концу жизни из − за интенсивного акустического загрязнения окружающей среды у человека снижается верхнее значение восприятия по частоте до 10000 - 15000 Гц.
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).
Шум − это совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты.
С физиологической точки зрения шум − это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. Окружающие нас шумы имеют разный уровень звука:
разговорная речь − 50...60 дБА;
шелест листвы - 30 дБА;
автосирена − 100 дБА;
шум двигателя легкового автомобиля − 80 дБА;
громкая музыка − 70 дБА;
шум в обычной квартире − 30...40 дБА;
взрыв атомной бомбы - 200 дБА.
Шумы принято классифицировать по частотным, спектральным и временным характеристикам.
По частоте в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко−, средне− и высокочастотные шумы.
По временным характеристикам шумы делят на постоянные и непостоянные (колеблющиеся, прерывистые и импульсные).
По спектру − широкополосные и тональные.
Основные энергетические характеристики шума.
Звуковая волна характеризуется следующими параметрами: звуковым давлением, длиной волны, частотой, амплитудой колебания и скоростью звука.
Звуковое давление Р в некоторой точке пространства - это разность между мгновенным значением полного давления в этой точке и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде. Единица измерения давления - паскаль (Па). Динамический диапазон восприятия по звуковому давлению 2*10-5 − 2*102 Па.
Длина волны λ - это расстояние, измеренное вдоль направления распространения, между ближайшими точками звукового поля, в которых фазы колебаний одинаковые.
Частота f - число колебаний в единицу времени, Гц; а время, в течение которого совершается полное колебание, - период Т, с.
Скорость звука с связана с длиной волны и частотой следующей зависимостью
Под интенсивностью звука (шума) понимают количество звуковой энергии, проходящей через площадь 1 м2, расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны, Вт/м2. Динамический диапазон восприятия составляет 10-12 - 102 Вт/м2.
Характерной особенностью абсолютных значений звукового давления (4), интенсивности звука является большой диапазон, в пределах которого они могут изменяться. Поэтому для удобства вычислений принято оценивать звуковое давление или интенсивность звука не в абсолютных, а в относительных единицах (белах, децибелах) по отношению к пороговым значениям. Измеренные таким образом величины называются уровнями.
Бел Б - это десятичный логарифм отношения интенсивности звука в данной точке к пороговому значению.
Ухо человека способно фиксировать изменение силы звука на 0,1 Б, и эта величина получила название децибел, дБ.
Тогда уровни интенсивности или звукового давления L, дБ, определятся по формуле:
Уровни шума на рабочих местах и на территории промышленных предприятий и селитебной территории городов и других населенных пунктов регламентируются нормативными документами: ГОСТ 12.1.003−83 (89) «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» и СНиП II−12−77 «Защита от шума», СН 2.2.4/2.1.8.562−96 и СНиП 23−03−2003.
Существует два подхода к нормированию шума.
Первый подход.
Основной нормируемой характеристикой постоянного шума в соответствии с ГОСТ 12.1.003−83 (89) являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. При этом шум не должен превышать допустимых уровней Lн, дБ.
Cреднегеометрическая частота определяется по формуле
При анализе шума весь диапазон частот разбивают на отдельные полосы.
Октавная полоса - это полоса частот, в которой верхняя граничная частота fв в 2 раза больше нижней fн. В зависимости от частоты характер шума может быть низко-, средним и высокочастотным.
Второй подход
Использование эквивалентного уровня звука LA, дБА. Согласно СНиП 23 - 03 - 2003 характеристикой непостоянного шума является эквивалентный уровень звука , измеряемый по характеристике «А» шумомера (Lэкв, дБА).
Уровень звука связан с соответствующим предельным спектром зависимостью
Так, например, в жилых комнатах в дневное время шум должен соответствовать ПС-35 и LA = 40 дБА, а в ночное время − ПС-25 и LA = 30 дБА.
СНиП II−12−77 устанавливает предельно допустимые уровни звукового давления для территорий, непосредственно прилегающих к жилым домам (в 2−х м от ограждающих конструкций).
Для территории жилой застройки принято нормативное значение Lэкв = 55 дБА. Согласно этому документу также установлены максимальные значения (Lmax) уровней звука, равные 70 дБА.
Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению ошибок при выполнении работы.
Из−за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы.
Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.
Степень влияния шума зависит от его интенсивности и продолжительности воздействия, состояния ЦНС и, что очень важно, от индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражителю.
Особенно чувствительны к шуму детский и женский организм.
Высокая индивидуальная чувствительность может быть одной из причин повышенной утомляемости и развития неврозов.
Шум (23) влияет на весь организм человека:
угнетает ЦНС;
вызывает изменение скорости дыхания и пульса;
способствует нарушению обмена веществ;
возникновению сердечно − сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни,
может приводить к профессиональным заболеваниям.
Шум с уровнем звукового давления до 30…35 дБ является привычным дня человека и не беспокоит его.
Повышение уровня звукового давления до 40...70 дБ в условиях бытовой или природной среды создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов.
Воздействие шума уровнем свыше 85 дБ может привести к потере слуха − профессиональной тугоухости.
При действии шума высоких уровней (140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.
Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ − начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.
Помимо снижения слуха при воздействии шума наблюдаются общие изменения в организме. Рабочие жалуются на головные боли, головокружение, боли в области сердца, повышение артериального давления, боли в области желудка и желчного пузыря, изменение кислотности желудочного сока.
Шум вызывает снижение функций защитных систем и общей устойчивости организма к внешним воздействиям.
Гигиенические нормативы шума определены ГОСТ 12.1.003 − 83* и СН 2.2.4/2.1.8.562 − 96.
Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления (УЗД) в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности.
Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного шума на рабочих местах допускается принимать эквивалентный уровень звука (дБА), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию.
Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука в дБА.
Для тонального или импульсного шума допустимый уровень звука должен быть на 5 дБ меньше нормативных значений.
В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например, при работе реактивной техники, при плазменных технологиях
По физической сущности ультразвук (УЗ) (22) не отличается от слышимого звука. Однако в отличие от шума УЗ характеризуется большими знамениями интенсивности (до сотен ватт на квадратный метр).
Он обладает значительно более короткими длинами волн, которые легче фокусировать и соответственно получать более узкое и направленное излучение, т. е. сосредоточивать всю энергию УЗ в нужном направлении и концентрировать в небольшом объеме. Частотный диапазон УЗ способствует большему затуханию колебаний из-за перехода энергии УЗ в теплоту.
Допустимые уровни звукового давления (4) и эквивалентного уровня звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий по ГОСТ 12.1.003−83* (извлечение)
Территории
Октавные полосы частот, Гц
Эквивалентный уровень звука L экв по шкале А, дБА
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Уровни звукового давления, дБ
Территория больниц, санаториев, непосредственно прилегающая к зданию
59
48
40
34
30
27
25
23
35
Территория, непосредственно
прилегающая к жилым домам (в 2-х м от ограждающих конструкций), площадки отдыха микрорайонов групп жилых домов, площадки детских дошкольных учреждений, участки школ
67
57
49
44
40
37
35
33
45
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий
110
99
92
86
83
80
78
76
74
85
По частотному спектру ультразвук делится на:
низкочастотный УЗ, колебания от 11,2 до 100 кГц;
высокочастотный УЗ, колебания от 100 кГц до 1000 МГц.
По способу распространения на:
воздушный УЗ;
контактный.
Биологический эффект воздействия УЗ на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, на которую действует УЗ.
Длительное систематическое действие УЗ, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, снижение слуха, а также изменения свойств и состава крови, артериального давления. Появляются жалобы на утомление, головные боли.
Контактное воздействие высокочастотного УЗ на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, изменениям костной структуры с разрежением плотности костной ткани.
Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки.
Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001−89 и ГН 2.2.4.582−96.
Гигиенической характеристикой воздушного УЗ на рабочих местах являются уровни звукового давления (УЗД), дБ, в 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 12,5 до 100 кГц.
На частоте 12,5 кГц УЗД не должны превышать 80 дБ, на частоте 16 кГц − 80 дБ (допустимо по согласованию 90), 20 кГц − 100 дБ, 25 кГц− 105 дБ, а в диапазоне частот 31,5...100 кГц − 110 дБ.
Характеристикой контактного УЗ является пиковое значение виброскорости или логарифмический уровень виброскорости.
Допустимые уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должны превышать 110 дБ.
Когда рабочие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука, допустимые уровни контактного УЗ следует принимать на 5 дБ меньше.
Инфразвук − область акустических колебаний с частотой низкие 20 Гц. В условиях производства инфразвук (ИЗ), как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев − с низкочастотной вибрацией.
При воздействии ИЗ на организм с уровнем от 110 до 150 дБ могут возникать неприятные субъективные ощущения и функциональные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе.
Отмечены жалобы на головные боли, головокружение, осязаемые движения барабанных перепонок звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, нарушение равновесия, сонливость, затруднение речи.
При воздействии ИЗ могут проявиться психофизиологические реакции в форме повышения тревожности, эмоциональной неустойчивости и неуверенности в себе.
Установлен аддитивный эффект действия инфразвука и низкочастотиого шума. Надо отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров.
Гигиеническая регламентация инфразвука производится по СН 2.2.4/2.1.8.583−96, которые задают предельно допустимые уровни звукового давления (УЗД) на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки.
Общий уровень звукового давления для работ различной степени тяжести не должен превышать 100 дБ, для работ различной степени интеллектуально - эмоциональной напряженности не более 95 дБ, на территории жилой застройки − 90 дБ, в помещениях и общественных зданиях − 75 дБ.
На людей и животных может воздействовать ударная волна. Прямое её действие возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха.
Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд и воспринимается как резкий удар. Это может привести к перемещению тела в пространстве.
Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов, летящих с большой скоростью.
Электромагнитные поля и излучения
Источники ЭМП и классификация электромагнитных излучений.
Спектр электромагнитных колебаний по частоте охватывает свыше 20 порядков, от 5 10-3 до 1021 Гц.
В зависимости от энергии фотонов его подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излучений (5).
К неионизирующим излучениям в гигиенической практике относят также электрические и магнитные поля.
Естественными источниками электромагнитных полей и излучений являются:
атмосферное электричество;
радиоизлучения солнца и галактик;
электрическое и магнитное поля Земли.
Источниками искусственных полей и излучений разной интенсивности являются все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки.
Электростатические поля (26) возникают при работе с легко электризующимися материалами и изделиями, при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока.
Источниками постоянных магнитных полей являются: электромагниты, соленоиды, магнитопроводы в электрических машинах и аппаратах, литые и металлокерамические магниты, используемые в радиотехнике.
Источниками электрических полей (24) промышленной частоты (50 Гц) являются: линии электропередач, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные, соединительные шины, вспомогательные устройства, а также все высоковольтные установки промышленной частоты.
Магнитные поля (8) промышленной частоты возникают вокруг любых электроустановок и токопроводов промышленной частоты. Чем больше ток, тем выше интенсивность магнитного поля.
Источниками электромагнитных излучений (25) радиочастот являются мощные радиостанции, антенны, генераторы сверхвысоких частот, установки индукционного и диэлектрического нагрева, радары, измерительные и контролирующие устройства, исследовательские установки, высокочастотные приборы и устройства в медицине и в быту.
Источниками электростатического поля (26) и электромагнитных излучений (25) в широком диапазоне частот (сверх− и инфранизкочастотном, радиочастотном, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском) являются персональные электронно − вычислительные машины (ПЭВМ), видеодисплейные терминалы (ВДТ) на электронно−лучевых трубках, используемые как в промышленности, научных исследованиях, так и в быту. Главную опасность для пользователей представляет электромагнитное излучение монитора в диапазоне частот 20 Гц − 300 МГц и статический электрический заряд на экране.
Источником повышенной опасности в быту с точки зрения электромагнитных излучений являются также микроволновые печи, телевизоры любых модификаций, радиотелефоны. В настоящее время признаются источниками риска в связи с последними данными о воздействии магнитных полей промышленной частоты: электроплиты с электроподводкой, электрогрили, утюги, холодильники (при работающем компрессоре).
Воздействие на человека статических электрических и магнитных полей, электромагнитных полей промышленной частоты, электромагнитных полей радиочастот
Экспериментальные данные отечественных и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности электромагнитных полей во всех частотных диапазонах.
При относительно высоких уровнях облучающего электромагнитного поля современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне электромагнитных излучений (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц это менее 1 мВт/см2) принято говорить о нетепловом, или информационном, характере воздействия на организм.
Механизмы действия электромагнитных полей в этом случае еще мало изучены.
Наиболее ранними клиническими проявлениями последствий воздействия электромагнитного излучения на человека являются функциональные нарушения со стороны нервной системы, проявляющиеся, прежде всего, в виде вегетативных дисфункций неврастенического и астенического синдрома.
Лица, длительное время находившиеся в зоне электромагнитного излучения, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна.
Нарушения со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются, как правило, нейроциркуляторной дистонией: лабильность пульса и артериального давления, наклонность к гипотонии, боли в области сердца и др.
Отмечаются также фазовые изменения состава периферической крови и изменения в костном мозге. Обычно эти изменения возникают у лиц по роду своей работы постоянно находившихся под действием электромагнитного излучения с достаточно большой интенсивностью.
Работающие с электромагнитными полями, а также население, живущее в зоне действия электромагнитных полей, жалуются на раздражительность, нетерпеливость. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память. Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость.
Учитывая важную роль коры больших полушарий и гипоталамуса в осуществлении психических функций человека, можно ожидать, что длительное повторное воздействие предельно допустимых электромагнитных излучений (особенно в дециметровом диапазоне волн) может повести к психическим расстройствам.
Переменное поле вызывает нагрев тканей человека, как за счет переменной поляризации диэлектрика, так и за счет появления токов проводимости.
Нормирование электромагнитных полей
В настоящее время в качестве определяющего параметра при оценке влияния поля как электрического, так и магнитного частотой до 10 - 30 кГц принято использовать плотность индуктированного в организме электрического тока. Считается, что плотность тока проводимости j< 0,1 мкА/см2, индуктированного внешним полем, не влияет на работу мозга, так как импульсные биотоки, протекающие в мозгу, имеют большие значения.
В таблице 5.2.4 представлены возможные эффекты в зависимости от плотности тока, наведенного переменным полем в теле человека.
Плотность индуктированного тока j,
мкА/см2
Наблюдаемые эффекты
0.1
Нет
1,0
Мелькание световых кругов в глазах, аналогичное при надавливании на глазное яблоко
10 - 50
Острые невралгические симптомы, подобные тем, что вызываются электрическим током, т.е. проявляется стимуляция сенсорных рецепторов и мышечных клеток
более 100
Возрастает вероятность фибрилляции желудочка сердца, остановка сердечной деятельности, длительный спазм дыхательных мышц, серьезные ожоги
Оценку опасности для здоровья человека выводят из связи между значением плотности тока, наведенного в тканях, и характеристиками ЭМП.
Плотность тока, индуктированного магнитным полем, определяется из выражения
Для удельной проводимости мозга принимают γ = 0,2 См/м, для сердечной мышцы γ = 0,25 См/м. Если принять радиус R = 7,5 см для головы и 6 см для сердца, произведение γ*R получается одинаковым в обоих случаях. При таком подходе безопасная для здоровья магнитная индукция получается равной около 0,4 мТл при 50 или 60 Гц, что эквивалентно напряженности магнитного поля Н <= 300 А/м.
Плотность тока, индуцированного в теле человека электрическим полем, оценивают по формуле j = k*F*Е, с различными коэффициентами k для области мозга и сердца. Для ориентировочных расчетов, поскольку важно оценить порядок плотности тока j, принято k =3.10-3 См/Гц м.
В области частот от 30 до 100 кГц механизм воздействия полей через возбуждение нервных и мышечных клеток уступает место тепловому воздействию и в качестве определяющего фактора принимается удельная мощность поглощения.
При этом считается в соответствии с различными международными предписаниями, что для энергии, поглощенной телом человека, достаточно безопасным пределом является 0,4 Вт/кг (в стандарте ФРГ - VDE 0848, часть 2).
В диапазоне частот от 100 МГц до 3 ГГц следует учитывать резонансные эффекты в теле и в области головы, на что при нормировании должна быть сделана поправка.
Для предупреждения заболеваний, связанных с воздействием радиочастот, установлены предельно допустимые значения напряженности и плотности потока энергии (ППЭ) на рабочем месте персонала и для населения.
Согласно ГОСТ 12.1.006.-84 напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц -300 МГц на рабочих местах персонала в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ):
по электрической составляющей, В/м:
50 - для частот от 60 кГц до 3 МГц;
20 - для частот свыше 3 МГц до 30 МГц;
10 - для частот свыше 30 МГц до 50 МГц;
5 - для частот свыше 50МГц и до 300 МГц;
по магнитной составляющей, А/м:
5 - для частот от 60 кГц до 1,5 МГц;
0,3 - для частот от 30 МГц до 50 МГц.
Предельно допустимую плотность потока энергии в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц на рабочих местах персонала устанавливают исходя из допустимого значения энергетической нагрузки W на организм и времени пребывания в зоне облучения, однако во всех случаях она не должна превышать 10 Вт/м2, а при наличии рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 28 ° С) - 1 Вт/м2.
Предельно допустимая плотность потока энергии (в принципе, это плотность мощности, судя по размерности Вт/м2, но в технической литературе и нормативной документации, к сожалению, принят термин "плотности потока энергии") определяется по формуле
Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического (10) и магнитного полей (9) частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем и регламентируются “Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты” № 5802-91 и ГОСТ 12.1.002-84.
Влияние электрических полей переменного тока промышленной частоты в условиях населенных мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами) ограничивается “Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты” № 2971-84.
Нормирование уровней напряженности ЭСП осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах.
Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона проводится по ГОСТ 12.1.006-84 и Санитарным правилам и норам СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку.
Ионизирующие излучения (ИИ)
Источники ИИ
Ионизирующими называются излучения, которые способны прямо или косвенно ионизировать среду, т.е. создавать в ней заряженные атомы и молекулы - ионы.
Такими свойствами обладают альфа- и бета - частицы, потоки нейтронов, имеющие корпускулярную природу, а также гамма- и рентгеновские электромагнитные излучения.
Естественными источниками ионизирующих излучений являются высокоэнергетические космические частицы, которые, растрачивая свою энергию в атмосфере Земли, порождают ионизирующие радиоактивные изотопы и большое количество вторичных ионизирующих излучений (гамма - кванты, бета - частицы, мезоны).
Кроме того, в земной коре рассеяны долгоживущие радиоизотопы калий-40, уран-238, уран-235, торий-232 и др., являющиеся источниками альфа- и бета-частиц, гамма-квантов и др.
Распад урана и тория сопровождается образованием радиоактивного газа радона, который из горных пород постоянно поступает в атмосферу и гидросферу и присутствует в небольших концентрациях повсеместно.
Искусственными источниками, вносящими наибольший вклад в формирование фонового ионизирующего излучения, являются радиоактивные выпадения от ядерных взрывов, выбросы атомных электростанций (АЭС), заводов по переработке ядерного топлива, выбросы тепловыми электростанциями золы, содержащей естественные радиоактивные торий и радий.
Кроме того, быстрое развитие науки и техники привело к широкому использованию в различных сферах деятельности других источников ионизирующих излучений:
мощные облучатели;
аппараты для лучевой терапии;
радиационные дефектоскопы;
радиоизотопные термоэлектрические генераторы;
толщиномеры;
плотномеры, влагомеры, высотомеры;
измерители и сигнализаторы уровня жидкости;
нейтрализаторы статического электричества;
электрокардиостимуляторы; пожарные извещатели и др.
Определенному облучению люди подвергаются также при медицинских процедурах, изотопной и рентгеновской диагностике и радиационной терапии, при просмотре телепередач и работе на дисплеях.
Успешно работающие в ряде стран атомные электростанции являются источниками незначительного загрязнения внешней среды вблизи АЭС. Однако они могут стать причиной глобального загрязнения целым рядом как коротко-, так и долгоживущих радионуклидов, что и произошло на Чернобыльской АЭС в 1986 г.
Ядерные ионизирующие излучения возникают при превращениях атомных ядер.
Альфа - частицы представляют собой поток ядер атомов гелия, возникающей при радиоактивном распаде ядер (например, плутония-239) или при ядерных реакциях. Энергия потока альфа-частиц лежит в пределах от 4 до 10 МэВ (в реакторах до сотен МэВ).
Опасными участками облучения альфа - частицами являются долго незаживающие ожоги на коже после контакта с их; мощными источниками. Особенно опасно попадание альфа - частиц внутрь организма.
Бета - излучения (поток электронов или позитронов) возникают также при радиоактивном распаде ядер (цезий-137, стронций-90 и др.). Скорость распространения бета-частиц близка к скорости света, а их энергия достигает 3,5 МэВ.
Бета - частицы представляют опасность для глаз, вызывая катаракту.
Нейтронное излучение (поток нейтронов) возникает при ядерных реакциях и работе ускоряющих и энергетических ядерных установок. Энергия нейтронов достигает 20 и более МэВ.
Нейтроны обладают большой проникающей способностью и в меньшей степени ионизирующей способностью.
Гамма - излучение представляет собой высокочастотное электромагнитное излучение (1020-1022 Гц), возникающее в результате разряда (переход атомов из одного энергетического состояния в другое) возбужденных состоянии ядер атома в процессе ядерных реакций или радиоактивного распада некоторых нуклидов (цезий - 137).
Максимальная энергия гамма-лучей достигает 3 МэВ. Они характеризуются малым ионизирующим действием и большой проникающей способностью, чем особенно опасны, так как приводят к глубинному поражению внутренних органов.
Рентгеновское излучение - это электромагнитное излучение частотой 1017 − 1019 Гц, возникающее в результате электронной бомбардировки анода (характеристическое излучение) и резкого торможения электронов в веществе (тормозное излучение).
Рентгеновские лучи обладают малым ионизирующим действием (несколько пар ионов на 1 см пути воздуха) и большой глубиной проникновения, чем также, как и гамма-лучи, опасны для внутренних органов.
Воздействие ИИ на организм человека
Степень воздействия ионизирующих излучении (5) на организм человека зависит от:
дозы излучения и ее мощности;
плотности ионизации излучения;
вида облучения и продолжительности воздействия;
индивидуальной чувствительности, физиологического состояния организма и др.
Под влиянием ИИ в живой ткани, как и в любой среде, поглощается энергия и возникают возбуждение и ионизация атомов облучаемого вещества.
В результате возникают первичные физико - химические процессы в молекулах живых клеток и окружающего их субстрата и, как следствие, нарушение функций целого организма.
Наиболее чувствительными к действию радиации клетки постоянно обновляющихся тканей и органов (костный мозг, половые железы, селезенка и др.).
Эти изменения на клеточном уровне и гибель клеток могут приводить к нарушению функций отдельных органов и систем, межорганных связей, нарушению нормальной жизнедеятельности организма и к его гибели.
Облучение организма может быть внешним, когда источник излучения находится вне организма, и внутренним - при попадании радиоактивного вещества (радионуклидов) внутрь организма через пищеварительный тракт, органы дыхания и через кожу.
При внешнем облучении наиболее опасными являются гамма-, нейтронное и рентгеновское излучение. Альфа - и бета - частицы из − за их незначительной проникающей способности вызывают в основном кожные поражения.
Внутреннее облучение опасно тем, что оно вызывает на различных органах долго незаживающие язвы. Облучение людей ионизирующими излучениями может привести к соматическим, соматостохастическим и генетическим последствиям.
Острая лучевая болезнь характеризуется цикличностью протекания со следующими периодами: период первичной реакции; скрытый период; период формирования болезни; восстановительный период; период отдаленных последствий и исходов заболевания.
Хроническая лучевая болезнь формируется постепенно при длительном и систематическом облучении дозами, превышающими допустимые при внешнем и внутреннем облучении. Хроническая болезнь может быть легкой (I степень), средней (II степень) и тяжелой (III степень).
Отдаленные последствия лучевой болезни проявляются в повышенной предрасположенности организма к злокачественным опухолям и болезням кроветворной системы.
Основные дозиметрические величины
Активность - число самопроизвольных ядерных превращений в указанном веществе (dN) за малый промежуток времени (dt), деленное на этот интервал времени
Экспозиционная доза - отношение суммарного заряда всех ионов одного знака (dQ), созданных в воздухе в элементе объема V массой dm, к массе воздуха в этом объеме.
Поглощенная доза - средняя энергия dE, переданная веществу излучением в некотором элементе объема массой dm к массе вещества в этом объеме.
Единица измерения − Грей (Гр).
Внесистемная единица - рад ( радиационная адсорбированная доза).
1 Гр = 100 рад.
Различные излучения по-разному действуют на организм. Для оценки их количественного действия используют коэффициент качества излучения (КК).
Коэффициент качества излучения - отношение поглощенной дозы образцового излучения, вызывающей определенный эффект (Дпогл.обр), к поглощенной дозе данного излучения (Дпогл), вызывающей такой же эффект.
Образцовое излучение - рентгеновское излучение энергией 250 кэВ.
Коэффициент качества гамма - излучения, бета - излучения, рентгеновского излучения - 1. Для нейтронного излучения - 10. Альфа - излучение - 20.
Эквивалентная доза - произведение поглощенной дозы и коэффициента качества излучения.
Единица измерения - зиверт (Зв).
Внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент рада).
Соотношения между единицами
Чувствительность различных органов к ионизирующим излучениям неодинакова. При одинаковой эквивалентной дозе больше вероятность возникновения рака легких, чем рака щитовидной железы. Данный показатель учитывается коэффициентом радиационного риска (КРР).
Его величина такова: для красного костного мозга - 0,12; костной ткани и щитовидной железы - 0,03; половые железы - 0,25; организм в целом - 1.
КРР учитывается при расчете эффективной эквивалентной дозы (ЭЭД), которая учитывает суммарный эффект облучения всего организма. Эта величина, используется как мера риска возникновения отдельных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности.
Коллективная эквивалентная доза − эффективная эквивалентная доза для группы людей.
Единица измерения - человеко− Зиверт (чел - Зв)
В настоящее время ЭЭД уменьшается, а КЭЭД возрастает, что обусловлено миграцией нуклидов, влияющей на генофонд.
Мощность дозы
Мощность может быть рассчитана для различных доз. Соответственно, единица измерения Гр/ч, Зв/год.
Гигиеническая регламентация ИИ
Гигиеническая регламентация ИИ осуществляется Нормами радиационной безопасности НРБ - 99 (Санитарными правилами СП 2.6.1.758 - 99).
Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливают для следующих категорий облучаемых лиц:
персонал - лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);
все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий в их производственной деятельности.
Для категорий облучаемых лиц установлены три класса нормативов:
основные пределы (таблица 5.2.2);
допустимые уровни, соответствующие основным пределам доз;
контрольные уровни.
Для персонала она не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) - 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 70 мЗв.
Кроме того, задаются допустимые уровни общего радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи (в течение рабочей смены), спецодежды и средств индивидуальной защиты.
Основные пределы доз (извлечение из НРБ − 99)
Нормируемые величины*
Пределы доз, мЗв
персонал (группа А)**
население
Эффективная доза
20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год
1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год
Эффективная доза за год в хрусталике глаза***
150
15
коже****
500
50
кистях и стопах
500
50
Примечания. * Допускается одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам.
** Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны 1/4 значений для персонала группы А.
*** Относится к дозе на глубине 300 мг/см2.
**** Относится к среднему по площади в 1 см2 значению в базальтовом слое кожи толщиной 5 мг/см2 под покровным слое толщиной 5 мг/см2. На ладонях толщина покровного слоя 40 мг/см2. Указанным пределом допускается облучение всей кожи человека при условии, что в пределах усредненного облучения любого 1 см2 площади кожи этот предел не будет превышен. Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает не превышение предела дозы на хрусталик от бета - частиц.
Электрический ток
Воздействие электрического тока на человека
В Российской Федерации ежегодно от электрического тока погибает примерно 2500 человек, то есть риск смерти от тока равен R=l,72 10-5, что втрое больше, чем в среднем на Земле (R = 5 10-6).
Доля электротравм среди всей совокупности несчастных случаев на производстве составляет в РФ 11,8%, то есть каждая десятая травма связана с электрическим током.
Поражение электрическим током возможно по следующим причинам:
случайное прикосновение человека (или приближение на опасное расстояние) к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
случайное прикосновение человека к металлическим нетоковедущим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением;
случайное попадание человека в зону растекания тока при замыкании фазы на землю;
действие электрической дуги, атмосферного и статического электричества, электромагнитного поля.
Проходя через организм человека электрический ток вызывает термическое, электролитическое и биологическое действие.
Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов и других тканей.
Электролитическое действие тока проявляется в разложении крови и других органических жидкостей, что вызывает нарушения их физико − химического состава.
Биологическое действие тока проявляется в виде раздражения и возбуждения живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе легких и сердца.
По видам поражения воздействие подразделяется на электрические травмы и электрические удары.
Электрические травмы представляют собой местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.
Различают следующие электрические травмы:
электрические ожоги;
электрические знаки;
металлизация кожи;
электроофтальмия;
механические повреждения.
Самой распространенной электротравмой являются электрические ожоги, которые бывают токовыми и дуговыми.
Таковой ожог обусловлен прохождением тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.
Различают четыре степени ожогов:
I - покраснение кожи;
II - образование пузырей;
III - омертвение всей толщи кожи;
IV - обугливание тканей.
Тяжесть поражения организма зависит от площади обожженной поверхности тела.
Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 2 кВ и являются в большинстве случаев ожогами I и II степени. При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (температура дуги свыше 3500°С), которая причиняет дуговой ожог. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые - III и IV степени.
Электрическими знаками считаются четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока. Также знаки бывают в виде царапин, ран, порезов, ушибов, бородавок и мозолей.
Металлизацией кожи является проникновение в ее верхние слои мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагревшимся металлом.
Электроофталъмия - это поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Также возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла.
Механические повреждения возникают от непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов н переломы костей. Сюда же относятся ушибы и переломы, вызванные падением человека с высоты, ударами о предметы вследствие непроизвольных движений при воздействии тока.
Электрическим ударом называется возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм человека электрические удары делятся на четыре степени:
I --судорожное сокращение мышц без потери сознания;
II - судорожное сокращение мышц, потеря сознания;
III - потеря сознания, нарушение сердечной и/или дыхательной деятельности;
IV - клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения.
По истечении периода клинической смерти (обычно 4 - 5 минут) наступает биологическая смерть - прекращение биологических процессов в клетках и тканях организма и распад белковых структур.
Причинами смерти человека в результате поражения электрическим током могут быть: прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.
Прекращение работы сердца является следствием воздействия тока на мышцу сердца, которое может быть прямым, когда ток протекает через область сердца, и рефлекторным, когда ток проходит через центральную нервную систему. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция (беспорядочное сокращение мышечных волокон сердца - фибрилл), что ведет к прекращению кровообращения.
Прекращение дыхания может быть вызвано прямым или рефлекторным воздействием электрического тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания. При длительном действии тока наступает асфиксия (удушье) - болезненное состояние от недостатка кислорода и избытка диоксида углерода в организме. При асфиксии последовательно утрачивается сознание, чувствительность, рефлексы, затем прекращается дыхание и останавливается сердце.
Электрический шок является тяжелой нервно − рефлекторной реакцией организма на раздражение электрическим током, сопровождающейся расстройствами кровообращения, дыхания и обмена веществ. Шоковое состояние длится от десятков минут до суток, после чего может наступить выздоровление, как результат своевременного лечебного вмешательства, или гибель человека от полного угасания жизненно важных функций.
Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током. Виды поражений
Степень воздействия на человека электрического тока зависит от ряда факторов:
схема сети, режим ее нейтрали и напряжение;
сила тока;
род и частота тока;
сопротивление тела человека;
путь тока через тело человека;
напряжение прикосновения;
длительность воздействия;
индивидуальные свойства человека;
условия внешней среды;
индивидуальные свойства человека;
схема включения человека в цепь тока.
ГОСТ 12.1.038−82 устанавливает предельно допустимые напряжения прикосновения и токи (таблица 5.2.6), протекающие через тело человека (рука − рука, рука − нога) при аварийном режиме работы электроустановок производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц.
Таблица 5.2.6 − ПДУ напряжения и тока
Род тока
Нормируемая величина
ПДУ, не более, при продолжительности воздействия тока, Iα, с
0,01…
0,08
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Св
1,0
Переменнй,
50 Гц
Ua, В
Ia, мА
650
500
250
165
125
100
85
70
65
55
50
36
6
Переменный,
400 Гц
Ua, В
Ia, мА
650
500
500
330
250
200
170
140
100
110
100
36
8
Постоянный
Ua, В
Ia, мА
650
500
400
350
300
250
240
230
220
210
200
40
15
Выпрямленный двухполупериодичный
Ua, В
650
500
400
300
270
230
220
210
200
190
180
-
Выпрямленный однополупериодичный
Ua, В
650
500
400
300
250
200
190
180
170
160
150
-
Для переменного тока 50 Гц допустимое значение напряжения прикосновения составляет2 В, а силы тока − 0,3 мА, для тока частотой 400 Гц соответственно − 2 В и 0,4 мА;
Для постоянного тока - 8В и 1,0 мА (эти данные приведены для продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки).
Первая помощь пострадавшему от действия тока
Первая помощь при несчастных случаях, вызванных поражением электрическим током, состоит из двух этапов:
освобождение пострадавшего от действия тока;
оказание ему первой доврачебной медицинской помощи.
Прежде всего, необходимо отключить электроустановку, которой касается пострадавший, с помощью выключателя, рубильника или вывернуть предохранители, разъединить штепсельные соединения. Если быстро отключить установку нельзя, нужно отделит ь пострадавшего от токоведущих частей.
При напряжении до 1000 В для этого следует использовать канат, палку, доску или какой - либо другой сухой предмет, не проводящий электрический ток. Можно также оттянуть пострадавшего за одежду (если она сухая), избегая прикосновения к окружающим металлическим предметам и не прикрытым одеждой частям его тела.
Для изоляции рук надо воспользоваться диэлектрическими перчатками или любой сухой тканью и действовать одной рукой. Можно также встать на резиновый коврик, сухую доску или какую-либо не проводящую ток подстилку.
Возможно пофазно перерубить провода топором с сухой деревянной рукояткой или перекусить их инструментом с изолированными рукоятками (кусачки, пассатижи).
При отделении пострадавшего от токоведущих частей, находящихся под напряжением выше 1000 В пользуются диэлектрическими перчатками и ботами, изолирующими штангой или клещами, рассчитанными на соответствующее напряжение.
Следует помнить об опасности шагового напряжения, если токоведущая часть лежит па земле, и после освобождения пострадавшего от действия тока, так как его необходимо вынести из опасной зоны.
На линиях электропередачи, которые нельзя быстро отключить от пунктов питания, нужно замкнуть провода накоротко, набросив на них гибкий неизолированный провод достаточного сечения (чтобы он не перегорел при прохождении через него тока короткого замыкания), один конец которого предварительно заземлить (присоединив к металлической опоре, заземляющему спуску). Если пострадавший касается одного провода, то достаточно заземлить только этот провод.
Меры первой медицинской помощи пострадавшему зависят от его состояния. Если пострадавший в сознании, ему необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача. При отсутствии сознания, но сохранившихся дыхании и работе сердца нужно уложить пострадавшего па мягкую подстилку, расстегнуть одежду, обеспечить приток свежего воздуха. Следует давать нюхать нашатырный спирт, обрызгивать лицо холодной водой, растирать и согревать тело.
Если пострадавший дышит редко, судорожно или если дыхание постепенно ухудшается, но прощупывается пульс, необходимо делать искусственное дыхание по способу «изо рта в рот» или «изо рта в нос». При отсутствии дыхания и пульса, расширенных зрачках и нарастающей синюшности кожи и слизистых оболочек следует делать искусственное дыхание и непрямой (наружный) массаж сердца с частотой 10-12 и 60 раз в минуту соответственно.
О восстановлении деятельности сердца у пострадавшего судят по появлению у него собственного, не поддерживаемого массажем, регулярного пульса. Для проверки пульса через каждые две минуты на 2 - 3 с прерывают массаж. После появления признаков жизни закрытый массаж сердца и искусственное дыхание следует продолжать еще в течение 5 - 10 минут.
При электрических ожогах первой степени нужно полить пораженные участки тела струей холодной воды или обложить снегом на 15-20 минут. При небольших по площади ожогах I и II степени следует наложить на обожженный участок кожи стерильную повязку, используя бинт или марлю.
При тяжелых и обширных ожогах пострадавшего необходимо, не раздевая его, завернуть в чистую простынь или ткань, дать 1 - 2 болеутоляющие таблетки, напоить теплым чаем и создать покой до прибытия врача. Обожженное лицо следует закрыть стерильной марлей. При ожогах глаз нужно делать холодные примочки из раствора борной кислоты (1/2 чайной ложки кислоты на стакан воды) и немедленно направить пострадавшего к врачу.
Оказывая помощь нельзя касаться руками обожженных участков кожи или смазывать их мазями, жирами, маслами, вазелином, присыпать питьевой содой, крахмалом. Одежду и обувь с обожженного места необходимо разрезать и осторожно снять. Если куски одежды или смолистые вещества (мастика, канифоль) пристали к обожженному месту, то поверх них следует наложить стерильную повязку и направить пострадавшего в лечебное учреждение.
При ожоге электрической дугой и поражении электрическим током (независимо от площади ожога) пострадавшего нужно доставить в лечебное учреждение, так как он должен находиться под наблюдением врача, учитывая особенности воздействия (возможные отдаленные по времени) электрического тока на организм человека.