Электромагнитные излучения, источники, виды. Способы защиты.

На человека в процессе жизнедеятельности действуют естественные магнитные поля (магнитное поле Земли, радиоизлучение солнца, атмосферное электричество), а также искусственные электромагнитные поля. Если естественное электромагнитное поле остаётся практически постоянным на протяжении тысячелетий, то уровень искусственных электромагнитных полей сильно вырос за последние десятилетия.

Источниками искусственных электромагнитных полей являются: электромагнитные поля низкочастотного диапазона, которые используются в промышленном производстве (термическая обработка); высокочастотные поля (радиосвязь, медицина, ТВ, радиовещание); электромагнитные поля СВЧ-диапазона (радиолокация, навигация, медицина, сотовая связь), и т. д.

Применение электромагнитных полей в промышленности значительно улучшает условия труда, однако, при этом возникает ряд проблем по защите персонала от их воздействия. Электромагнитные поля всепроникающи, способны распространяться со скоростью света и не обнаруживаются органами чувств. Органы чувств человека не воспринимают электромагнитные поля в рассматриваемом диапазоне частот, человек не может сам контролировать уровень излучения и оценить грозящую опасность.

Степень воздействия электромагнитного излучения на человека зависит от интенсивности излучения, частоты и времени действия.

Длительное воздействие на человека электромагнитных полей большой интенсивности вызывает достаточно сильное стрессовое состояние, повышенную утомляемость, сонливость, нарушение сна, головную боль, гипертонию, боли в области сердца. Воздействие полей сверхвысоких частот может вызвать изменение в крови, заболевание глаз.

Виды и источники электромагнитных излучений.

Совокупность электрического и магнитного полей называется электромагнитным полем (ЭМП). Электромагнитные излучения (ЭМИ) представляют собою распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью взаимосвязанные и не могущие существовать друг без друга переменные электрические и магнитные поля. Они обладают волновыми и квантовыми свойствами.

К волновым свойствам относят скорость распространения ЭМИ в пространстве (С), частоту колебаний поля (f) и длину волны (λ). Скорость распространения всех видов ЭМИ равна в атмосфере примерно 300000 км в сек.

Источники ЭМП естественные: атмосферное электричество, космические лучи, излучение солнца. Искусственные: генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые печи, мониторы компьютеров и др. Источники электромагнитных полей промышленной частоты - это все электрические приборы, линии электропередач.

Переменное ЭМП является совокупностью двух взаимосвязанных полей: электрического (Е, В/м) и магнитного (Н, A/м).

Характеристики ЭМП: длина волны λ, [м]; частота колебаний f, [Гц]; скорость распространения С, м/с.

λ = C/f.

Длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 103 м (радиоволны) до 10-8 см (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.

Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые ускоренно движущимися заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете по их действию на заряженные частицы. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.

Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.

Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и гамма-излучениям, сильно поглощаемым атмосферой.

По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.

Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно g-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волн. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Радиоволны

f= 105-1011 Гц

Получают с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов.

Свойства: Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и интерференции.

Применение: Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

Инфракрасное излучение (тепловое)

f=3*1011- 4*1014 Гц

Излучается атомами и молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Человек излучает электромагнитные волны c длиной волны λ= l,9*10-6 м.

Свойства:

1. Проходит через некоторые непрозрачные тела, также сквозь дождь, дымку, снег.

2. Производит химическое действие на фотопластинки.

3. Поглощаясь веществом, нагревает его.

4. Вызывает внутренний фотоэффект у германия.

5. Невидимо.

6.Способно к явлениям интерференции и дифракции.

Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.

Применение: Получают изображения предметов в темноте, приборах ночного видения (ночные бинокли), тумане. Используют в криминалистике, в физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины, фруктов.

Видимое излучение

Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до фиолетового):

f=4*1014-8*1014 Гц

Свойства: Отражается, преломляется, воздействует на глаз, способно к явлениям дисперсии, интерференции, дифракции.

Ультрафиолетовое излучение

f=8*1014-3*1015 Гц (больше, чем у фиолетового света).

Источники: газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы).

Излучается всеми твердыми телами, у которых t>1000ºС, а также светящимися парами ртути.

Свойства: Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра, свечение кристаллов сульфида цинка), невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.

Применение: В медицине, в промышленности.

Рентгеновские лучи

Излучаются при большом ускорении электронов, например их торможение в металлах. Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной трубке (p=10-3-10-5 Па) ускоряются электрическим полем при высоком напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся. При торможении электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой длиной (от 100 до 0,01нм).

Свойства: Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь.

Применение: В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов), в промышленности (контроль внутренней структуры различных изделий, сварных швов).

Ионизирующее излучение

f=3*1020 Гц и более.

Источники: атомное ядро (ядерные реакции).

Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие.

Применение: В медицине, производстве (g-дефектоскопия).

Виды ионизирующего излучения:

- альфа-излучение (ядра гелия);

- бета-излучение (электронное и позитронное);

- гамма-излучение (фотонное или электромагнитное).

Радиоактивный распад сопровождается излучением, присущим только данному изотопу: углерод 14 и стронций 90 - бета-активны, а йод 131 - бета- и гамма-активен.

Все радиоактивные вещества имеют свой период полураспада, который неизменен и присущ только данному изотопу: йод 131 - 8,04 суток; цезий 137 - 30 лет; стронций 90 - 90 лет; уран 238 - 4,5 млрд. лет.

Радиоактивное излучение характеризуется:

1.Проникающей способностью - расстоянием, на которое ионизирующее излучение проходит в тело.

Альфа-частицы имеют пробег в воздухе 2 - 9 см, в ткани живого организма они проникают на доли миллиметра; бета-частицы имеют пробег в воздухе 15 м, в тканях – 1 - 2 см; гамма-излучение распространяется со скоростью света и имеет большую проникающую способность, которую могут ослабить только бетонная или свинцовая стена.

2.Ионизирующей (повреждающей) способностью.

Очень опасны альфа-лучи при попадании внутрь организма с водой, воздухом, пищей. Поглощённая доза - величина энергии ионизирующего излучения, поглощённая телом или веществом (Рад).

Биологический эквивалент Рентгена применяется для оценки повреждающего действия различных видов ионизирующего излучения при воздействии на биологический объект (бэр).

При равной поглощённой дозе альфа-частицы дают больший повреждающий эффект, чем другие виды ионизирующего излучения.

Уровень радиации

При прочих равных условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем больше время облучения, т.е. доза со временем накапливается. Доза, отнесённая ко времени воздействия, называется уровнем радиации и измеряется в рентгенах в час (Р/ч).

Внешнее излучение действует на весь организм человека.

Фоновое облучение организма человека складывается из естественного радиационного фона Земли (космическое излучение, излучение от находящихся в почве, стройматериалах, в воде и воздухе естественных радиоактивных элементов; излучение от радиоактивных природных элементов, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются в тканях и сохраняются в теле человека всю жизнь) и искусственных источников облучения (в медицине - рентген, флюорограмма, лазер; в промышленности - предприятия ядерно-топливного цикла; в быту - компьютеры, телевизоры, часы со светящимися циферблатами).

Средняя доза облучения от всех природных источников - 200 мР/год, от искусственных источников 150 - 300 мР/год. В целом фоновое облучение составляет 500 мР/год.

При полете в самолете на высоте 8 км дополнительное облучение составляет 1,35 мкР/год.

Цветной телевизор на расстоянии 2,5 метра от экрана излучает 0,0025 мкР/час, 5 см. от экрана - 100 мкР/час.

Средняя эквивалентная доза облучения при медицинских исследованиях 25 - 40 мкР/год.

Воздействие электромагнитных излучений на человека.

Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на человека зависит от интенсивности поля, длины волны, времени воздействия и функционального состояния организма.

От длины волны зависит глубина проникновения поля в живой организм. Длинноволновые ЭМП проникают глубоко в организм, подвергая воздействию спинной и головной мозг. ЭМП СВЧ диапазона свою энергию расходуют, в основном, в поверхностном слое кожи, приводя к тепловому воздействию. От этого больше всего страдают органы, не защищённые жировым слоем, бедные кровеносными сосудами (глаза, мозг, почки, желчный и мочевой пузырь, семенники). Избыточная теплота отводится из организма благодаря терморегуляции. Однако, начиная с определённой величины, называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты и температура тела повышается. При этом значение теплового порога тем ниже, чем выше частота ЭМП. Например, для волн дециметрового диапазона тепловой порог 40 мВт/см2, а для миллиметровых волн - 7 мВт/см2.

Постоянное воздействие ЭМП ведет к функциональным расстройствам нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем, у человека понижается кровяное давление, замедляется пульс, тормозятся рефлексы, изменяется состав крови. Тепловое воздействие может привести к перегреву тела и отдельных органов, нарушению их функциональной деятельности. ЭМП СВЧ диапазона приводят к тепловой катаракте (помутнение хрусталика глаза). Субъективно проявление воздействия ЭМП выражается в повышенной утомляемости, головной боли, раздражительности, одышке, сонливости, ухудшении зрения, повышении температуры тела.

Допустимые уровни воздействия ЭМП приведены в ГОСТ12.1.006-84 "Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля". ГОСТ12.1.006-84 устанавливает предельно допустимые значения плотности потока энергии электромагнитного поля.

Предельно допустимые значения плотности потока энергии электромагнитного поля составляют – 25мкВт/см2 в течение 8 часов, 100мкВт/см2 в течение 2 часов, при этом максимальное значение не должно превышать 1000мкВт/см2.

ЭМП с частотой от 60 кГц до 300 МГц нормируются отдельно по электрической и по магнитной составляющей, так как на этих частотах на человека действуют независимо друг от друга электрическое и магнитное поле. Для полей СВЧ диапазона (300 МГц - 300 ГГц) нормируют предельно-допустимую плотность потока энергии, которая не должна превышать 10 Вт/м2.

Если значения ЭМП на рабочих местах превышают допустимые, то необходимо предусмотреть соответствующие способы защиты человека.

Во времена СССР на военных заводах, в НИИ, КБ, люди связанные с высокочастотным излучением получали: 15% надбавку за вредность, сокращенный рабочий день, сокращение возраста выхода на пенсию.

Чувствительность организма к высокочастотному излучению начинается при уровнях много меньше теплового воздействия. Начиная порядка долей микроватт на сантиметр квадратный; до единиц милливатт продолжается фаза угнетения организма, далее наступает фаза стимуляции - улучшение под влиянием высокочастотного излучения общего состояния организма или чувствительности его отдельных органов, а на плотности более 10 мВт/см2 снова наступает фаза угнетения организма».

Сотовый телефон является источником неионизирующего излучения в диапазонах 900 и 1800 МГц.

По воздействию на организм человека высокочастотное излучение условно делится на два вида:

1)Тепловое – за счет нагрева тканей организма человека, проявляется на больших уровнях излучения. Наиболее подвержены тепловому воздействию глаза (хрусталик) и яички у мужчин. Это связано с тем, что в этих органах мало кровеносных сосудов, поэтому из-за крайне низкого теплоотвода глаза и яички поражаются в первую очередь.

Следует отметить, что уровень излучения сотового телефона не оказывает заметного теплового воздействие на человека, но может снижать остроту зрения.

2) Нетепловое (информационное) воздействие – проявляется на небольших уровнях излучения, как результат взаимодействия высокочастотного излучения с биополем человека. Проявляется косвенно, как дополнительный стресс организма, в комплексе с другими негативными воздействиями (экология, продукты питания, психическое напряжение жителей мегаполисов). Воздействие неионизирующего излучения имеет тенденцию накапливаться в организме. Это выглядит следующим образом: через некоторое время после начала разговора по сотовому телефону организм человека начинает защищаться от электромагнитного поля излучаемого телефоном: увеличивает уровень своих полей. По окончании разговора биополе человека оказывается возбужденным, (степень и продолжительность возбуждения зависит от индивидуальных особенностей); организм незамедлительно начинает восстанавливать его конфигурацию. Далее следует другой звонок, воздействие повторяется, и так день за днем. В результате воздействия от последующего звонка накладываются на предыдущие.

Под воздействием ионизирующего излучения в организме человека наблюдаются изменения:

1. Первичные (возникают в молекулах ткани и живых клетках);

2. Нарушение функций всего организма.

Защита от воздействия электромагнитных излучений.

Защита человека от неблагоприятного биологического действия ЭМП строится по следующим основным направлениям: организационные мероприятия; инженерно-технические мероприятия; лечебно-профилактические мероприятия.

К организационным мероприятиям по защите от действия ЭМП относятся: выбор режимов работы излучающего оборудования; разработка нормативных актов, регламентирующих допустимый уровень излучения; ограничение места и времени нахождения в зоне действия ЭМП (защита расстоянием и временем); обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем ЭМП.

Для каждой установки, излучающей электромагнитную энергию, должны определяться санитарно-защитные зоны в которых интенсивность ЭМП превышает ПДУ. Границы зон определяются расчетно для каждого конкретного случая размещения излучающей установки при работе их на максимальную мощность излучения и контролируются с помощью приборов. Инженерно-технические защитные мероприятия строятся на использовании явления экранирования электромагнитных полей непосредственно в местах пребывания человека. От электрического поля промышленной частоты, создаваемого системами передачи электроэнергии, осуществляется путем установления санитарно-защитных зон для линий электропередачи и снижением напряженности поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов. Защита от магнитного поля промышленной частоты практически возможна только на стадии разработки изделия или проектирования объекта.

Основные требования к обеспечению безопасности населения от электрического поля промышленной частоты, создаваемого системами передачи и распределения электроэнергии, изложены в Санитарных нормах и правилах «Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» № 2971-84.

В настоящее время ряд стран разработали документы, регламентирующие нормы излучения бытовых электронных приборов. Общепризнанным лидером, чьи национальные стандарты превратились в мировые, стала Швеция. Первый популярный шведский стандарт назывался MPR 2 (1990 год). Для своего времени MPR 2 весьма жестко регламентировал нормы на излучение. Но истинно наднациональными и почетными для производителей мониторов и сотовых телефонов стали жесткие нормы стандартов ТСО.

Эти стандарты обновляются каждые три года.

Аббревиатура ТСО расшифровывается как «Шведская федерация профсоюзов». За разработкой стандарта стоят: собственно Федерация, Шведское общество охраны природы, национальный комитет промышленного и технического развития (NUTEK) и измерительная компания SEMKO, имеющая вес и авторитет независимой сертификации.

Заключение.

В связи с бурным развитием техники, электроники уровень искусственных электромагнитных полей сильно вырос за последние десятилетия. Практически все мы находимся в условиях одновременного воздействия электромагнитных полей, ионизирующих излучений, химических веществ и других неблагоприятных факторов внешней среды. В результате совместного действия всех этих факторов процессы в организме протекают иначе, чем они протекали бы при воздействии только естественных магнитных полей (магнитное поле Земли, радиоизлучение солнца, атмосферное электричество). Традиционно при рассмотрении биологических эффектов от электромагнитного поля считалось, что основным механизмом воздействия является "тепловое” поражение тканей. Исходя из этого, и разрабатывались стандарты безопасности во многих странах. Однако в последнее время появляется все большее количество доказательств, что существуют другие пути взаимодействия электромагнитного поля живого организма при интенсивностях поля недостаточных для тепловых воздействий. В числе отдаленных проявлений этих воздействий и раковые, и гормональные заболевания, и многое другое.

Основная литература:

Дополнительная литература:

Контрольные вопросы:

1. Радиационная авария?

2. Радиационное поражение?

3. Виды электромагнитных излучений?

4. Защита от электромагнитного излучения?

Лекция 8. Защита от производственного шума, вибрации. Влияние на организм.

Шум и вибрации, превышающие пределы громкости и частоты звуковых колебаний, представляют собой профессиональную вредность. Шум — это сочетание звуков различной интенсивности и частоты, которое оказывает раздражающее и вредное действие на организм человека. Под влиянием шума у человека может изменяться кровяное давление, работа желудочно-кишечного тракта, а длительное его действие в ряде случаев приводит к частичной или полной потере слуха. Шум влияет на производительность труда рабочих, ослабляет внимание, вызывает тугоухость и глухоту, раздражает нервную систему, в результате чего снижается восприимчивость к сигналам опасности, что может привести к несчастному случаю.

Шум различают ударный (ковка, клепка, штамповка и пр.), механический (трение и биение узлов и деталей машин), газо- и гидродинамический (шум в аппаратах и трубопроводах при больших скоростях движения воздуха, газа и жидкости).

Шумы классифицируются по характеру спектра (на широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы; тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона)'; по временным характеристикам (на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187—71; непостоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не менее чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187—71).

Кроме того, непостоянные шумы подразделяются на: колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума; импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБА при включении характеристик «медленно» и «импульс» шумомера по ГОСТ 17187—81 отличаются не менее чем на 10 дБ.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в октавных полосах (в дБ) со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Неопределяемые по формуле

L = 201g Р1Р6,

где Р - среднеквадратичная величина звукового давления, Па; Р0— 2-10-5 - пороговая величина среднеквадратичного звукового давления, Па.

При измерении шума по шкале А шумомеры принимают как РА, определяемая по среднеквадратичной величине звукового давления с учетом коррекции А шумомера (в Па),

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень шума (в дБА).

Минимальная сила звука, которая воспринимается человеческим ухом, называется порогом слышимости. Наибольшая сила звука, превышение которой приводит к ощущению боли, называется болевым порогом. Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, укладывается в шкалу 0...130 дБ. Нижняя граница шкалы соответствует порогу слышимости, верхняя — болевому порогу. Шум с уровнем 130... 150 дБ способен вызвать механическое повреждение органов слуха. Безвредный (эталонный) уровень наибольшей громкости шума для человека составлеят 70 дБ (при частоте колебаний 1000 Гц).

По физической природе вибрация так же, как и шум, представляет собой колебательные движения материальных тел с частотами в пределах 12...8000 Гц, воспринимаемые человеком при его непосредственном контакте с колеблющимися поверхностями.

Вибрация - колебания частей производственного оборудования и трубопроводов, возникающие при неудовлетворительном их креплении, плохой балансировке движущихся и вращающихся частей машин и установок, работе ударных механизмов и т. п. Вибрация характеризуется частотой (Т-1) колебаний (в Гц), амплитудой (в мм или Мм), ускорением (в м/с). При частоте колебаний более 25 Гц вибрация оказывает неблагоприятное действие на нервную систему, что может привести к развитию тяжелого нервного заболевания — вибрационной болезни.

По аналогии с шумом интенсивность вибрации может измеряться относительными величинами — децибелами и характеризоваться:

уровнем колебательной скорости по формуле

Lo = 20 lgv/v0,

где v — колебательная скорость, см/с; v0 — пороговое значение колебательной скорости, принятое за единицу сравнения и равное 5•.Ю-' см/с при звуковом давлении Р=2-10~5 Па и амплитуде смещения 8 -10—10 см;

уровнем колебательного ускорения по формуле

Ly = 20 lga/a0,

где а — колебательное ускорение, см/с2; а0 — пороговое значение колебательного ускорения, принятое за единицу сравнения и равное 3-10-2 см/с2 при звуковом давлении Р=2-10-5 Па и амплитуде смещения 8- 10-10 см.

К числу вредных работ на строительстве, которые образуют шум и вибрацию (сотрясения), относятся работы, связанные с использованием пневматических ручных машин, вибраторов, паркетно-строгальных и шлифовальных машин, работы по погружению свай, рыхлению мерзлого грунта и др. Вибрацию различают — общую и местную. К общей относится вибрация конструкции или агрегата, на которых находится человек.

Местная вибрация возникает от ручной машины, находящейся в руках рабочего, или элемента машины.

Предельно допустимые уровни общей вибрации устанавливаются для скорости как в абсолютных, так и в относительных величинах по спектру частот, включающему шесть октавных частотных полос; со среднегеометрическими значениями частот 2; 4; 8; 16; 31,5 и 63 Гц с амплитудой перемещения при гармонических колебаниях 3,11...0,005 мм и среднеквадратичном значении колебательной скорости 11,2...2 мм/с. Предельно допустимые значения местных вибраций при частоте вращения 1200—6000 мин равны 20—100 Гц с амплитудой колебаний 1,5—0,005 мм.

Уровень звукового давления измеряется шумомерами: типа Ш-63 (ИРПА), Ш-ЗМ, ИШВ (с интервалом измерения уровня звукового давления 30... 140) и анализаторами спектра шума АШ-2М, ПФ-1, 0-34 (с интервалом измерения 40...10000). Наиболее широкое распространение получил шумомер типа Ш-ЗМ. Прибор предназначен для измерения уровня звукового давления и уровней шума. Местную вибрацию определяют при помощи низкочастотной (с интервалом измерения вибрации 1,4...350) и виброизмерительной аппаратуры (с интервалом измерения 70...130) вибрографов НВА-1, ВИП-2. Общую вибрацию, амплитуду и частоту колебания (колебание конструкций, на которых находится человек) измеряют электронными приборами ВЭП-4, ВИ6-5 MA, К001 совместно с осциллографами Н-700, Н-004 и др. Основным регистрирующим механизмом в приборе является вибрационный датчик сейсмического типа ВД-4. Во время измерения датчик устанавливают на вибрирующую поверхность.

Следует отметить, что борьба с шумом и вибрацией представляет комплексную проблему, которая затрагивает интересы многих специалистов, строителей, конструкторов, врачей и акустиков. Для защиты от действия шума и вибрации применяют общие и индивидуальные средства.

К общим средствам защиты относятся прежде всего усовершенствование строительных машин и технологического процесса (например, замена клепки электросваркой), планировка производственных помещений и изоляция шумных производственных процессов, применение звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов в машинах, стенах, перекрытиях и перегородках. Эффективным средством защиты от распространения шума является укрытие машины кожухом из звукопоглощающих материалов (типа глушителей шума) и переход на дистанционное управление вибропневмопроцессами. Зоны с уровнем звука выше 85 дБА должны быть обозначены знаками безопасности, а работающие обеспечены средствами индивидуальной защиты. В зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ пребывание людей запрещается.

К средствам защиты от вибрации могут быть отнесены всякого рода оградительные устройства, виброизолирующие, виброгасящие и вибропоглощающие устройства автоматического контроля, сигнализации и дистанционного управления.

К средствам индивидуальной защиты от вредных влияний шума относятся противошумы, шлемы, наушники, вкладыши, а от воздействия вибрации — применение виброгасящей обуви, специальных перчаток и рукавиц (при пользовании ручными вибраторами).

Воздействие ультразвука (при механической обработке материалов, сварке, лужении и т. п.) на организм человека происходит через воздух и непосредственно при соприкосновении человека с предметами. Физиологическое воздействие ультразвука вызывает в тканях человека тепловой эффект (повышение температуры) и переменное давление, а также быструю утомляемость, боль в ушах, нарушает равновесие и развивает невроз и гипотонию.

Вредное воздействие повышенных уровней ультразвука на организм человека снижается за счет уменьшения вредного излучения звуковой энергии в источнике, локализации действия ультразвука конструктивными и планировочными решениями, организационно-профилактическими мероприятиями, применением средств индивидуальной защиты. Кроме того, уменьшение вредного излучения звуковой энергии в источнике может быть достигнуто путем повышения номинальных рабочих частот источников ультразвука и исключения паразитного излучения звуковой энергии.

К средствам устранения и снижения вредного воздействия ультразвука относятся также конструктивные и планировочные решения, направленные на его локализацию. Это применение звукоизолирующих кожухов, полукожухов, экранов, размещение оборудования в отдельных помещениях и кабинетах, устройство системы блокировки, отключающей генератор источника ультразвука при нарушении звукоизоляции, применение дистанционного управления, облицовка отдельных помещений и кабин звукопоглощающими материалами.

Организационно-профилактические мероприятия по защите от вредного воздействия повышенных уровней включают инструктаж работающих о характере действия ультразвука и рациональные режимы труда и отдыха.

Основная литература: 8 [53-102]

Дополнительная литература: 7[110-167]

Контрольные вопросы:

1. Классификация шумов?

2. Характеристика непостоянного шума?

3. Вибрация?

4. Средства защиты от вибрации?

Лекция 9. Химическая опасность. Вредные вещества. Классификация вредных веществ, агрегатное состояние, пути поступления в организм человека. Меры безопасности.

Основу химической промышленности составили производства непрерывного цикла, производительность которых не имеет, по существу, естественных ограничений. Постоянный рост производительности обусловлен значительными экономическими преимуществами крупных установок. Как следствие, возрастает содержание опасных веществ в технологических аппаратах, что сопровождается возникновением опасностей катастрофических пожаров, взрывов, токсических выбросов и других разрушительных явлений. Безопасность функционирования химически опасных объектов (ХОО) зависит от многих факторов: физико-химических свойств сырья, полупродуктов и продуктов, от характера технологического процесса, от конструкции и надежности оборудования, условий хранения и транспортирования химических веществ, состояния контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации, эффективности средств противоаварийной защиты и т. д. Кроме того, безопасность производства, использования, хранения и перевозок СДЯВ в значительной степени зависит от уровня организации профилактической работы, своевременности и качества планово-предупредительных ремонтных работ, подготовленности и практических навыков персонала, системы надзора за состоянием технических средств противоаварийной защиты. Наличие такого количества факторов, от которых зависит безопасность функционирования ХОО, делает эту проблему крайне сложной. Как показывает анализ причин крупных аварий, сопровождаемых выбросом (утечкой) СДЯВ, на сегодня нельзя исключить возможность возникновения аварий.

К ХОО относят:

Предприятия химической и нефтеперерабатывающей промышленности;

Пищевой, мясомолочной промышленности, хладокомбинаты, продовольственные базы, имеющие холодильные установки, в которых в качестве хладагента используется аммиак;

Очистные сооружения, использующие в качестве дезинфицирующего вещества хлор;

Железнодорожные станции, имеющие пути отстоя подвижного состава с сильнодействующими ядовитыми веществами, а также станции, где производят погрузку и выгрузку СДЯВ;

Склады и базы с запасом химического оружия или ядохимикатов и других веществ для дезинфекции, дезинсекции и дератизации;

Газопроводы.

Опасные химические вещества хранятся и транспортируются в специальных герметически закрытых резервуарах, танках, цистернах и др. При этом в зависимости от условий хранения они могут быть в газообразном, жидком и твердом агрегатном состоянии. При аварии выброс газообразного вещества ведет к очень быстрому заражению воздуха. При разливе жидких АХОВ происходит их испарение и последующее заражение атмосферы. При взрывах твердые и жидкие вещества распыляются в воздухе, образуя твердые (дым) и жидкие (туман) аэрозоли. Все АХОВ, заражающие воздух, проникают в организм через органы дыхания (ингаляционный путь). Многие могут вызвать поражения путем проникновения через незащищенные кожные покровы (перекутанные поражения), а также через рот (пероральные поражения при употреблении зараженной воды и пищи). При авариях на ХОО наиболее вероятны массовые ингаляционные поражения.

Вредное вещество – вещество, способное при определенных условиях воздействовать на организм, вызывая заболевание или отклонение в состоянии здоровья;

Классификация вредных веществ.

Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм. В соответствии с наиболеераспространенной классификацией вредные вещества делятся на шесть групп:

- общетоксические,

- раздражающие,

- сенсибилизирующие,

- канцерогенные,

- мутагенные,

- вещества, влияющие на репродуктивную функцию человеческого организма.

Общетоксические вещества вызывают отравление всего организма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол и др.

Зависимость доза-эффект для веществ с общетоксическим

Рис 3.

Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхательного тракта ислизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор,аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилизирующие вещества действуют как аллергены, т.е. приводят к возникновению аллергии у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др. (Сенсибилизация — повышение реактивной чувствительности клеток и тканей человеческого организма.)

Воздействие канцерогенных веществ на организм человека приводит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3,4–бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др. Канцерогены не имеют уровня, ниже которого они были бы безопасны для здоровья, т.е. не обладают порогом действия (беспороговые эффекты).

Рис.4

Мутагенные вещества при воздействии на организм вызывают изменениенаследственной информации. Это радиоактивные вещества, марганец, свинец и т.д.

Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию человеческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, свинец, стирол, марганец, рядрадиоактивных веществ и др.

Характеристика токсичности соединений.

Токсичность химических соединений характеризуется пороговой концентрацией, пределом переносимости и токсической дозой.

Пороговая концентрация – это наименьшее количество вещества, которое при попадании в организм человека может вызвать ощутимый физиологический эффект. В этом случае поражённые ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность.

Предел переносимости - это максимальная концентрация, которую человек может выдержать определённое время без устойчивого поражения. На практике в качестве предела переносимости используется предельно допустимая концентрация (ПДК). Это такая концентрация, которая при постоянном воздействии на не может вызвать через длительный промежуток времени патологических изменений или заболеваний.

Токсическая доза является количественной оценкой токсичности вредных веществ. Различают смертельные и пороговые токсические дозы.

Смертельная токсическая доза (LD) – это такое количество вещества, которое при попадании в организм вызывает смертельный исход с определенной вероятностью. Токсическая доза, вызывающая гибель 100% пораженных, называется абсолютной смертельной токсическая дозой (LD100), а токсическая доза, вызывающая гибель 50% пораженных, называется средней смертельной токсической дозой (LD50).

Пороговая токсическая доза (PD) – это такое количество вещества, которое при попадании в организм вызывает начальные признаки поражения с определенной вероятностью. В практике более широкое применение находит средняя пороговая токсическая доза (PD50), которая вызывает начальные признаки поражения у 50% людей, пораженных токсичным веществом.

Пути попадания в организм человека.

Токсические вещества поступают в организм человека через

- дыхательные пути (ингаляционное проникновение),

- желудочно-кишечный тракт и

- кожу.

Степень отравления зависит от их агрегатного состояния (газообразные и парообразные вещества, жидкие и твердые аэрозоли) и от характера технологического процесса (нагрев вещества, измельчение и др.).

Преобладающее большинство отравлений связано с ингаляционным проникновением в организм вредных веществ, являющимся наиболее опасным, так как большая всасывающая поверхность легочных альвеол, усиленно омываемых кровью, обусловливает очень быстрое и почти беспрепятственное проникновение ядов к важнейшим жизненным центрам.

При поступление токсических веществ через желудочно-кишечный тракт яд попадает через систему воротной вены в печень, где превращается в менее токсические соединения.

Вещества, хорошо растворимые в жирах и липоидах, могут проникать в кровь через неповрежденную кожу.

Накопление в организме.

Токсические вещества в организме распределяются неодинаково, причем некоторые из них способны к накоплению в определенных тканях. Здесь особо можно выделить электролиты, многие из которых весьма быстро исчезают из крови и сосредоточиваются в отдельных органах. Свинец накапливается в основном в костях, марганец — в печени, ртуть — в почках и толстой кишке. Естественно, что особенность распределения ядов может в какой-то мере отражаться и на их дальнейшей судьбе в организме (вступая в круг сложных и многообразных жизненных процессов, токсические вещества подвергаются разнообразным превращениям в ходе реакций окисления, восстановления и гидролитического расщепления; общая направленность этих превращений характеризуется наиболее часто образованием менее ядовитых соединений, хотя в отдельных случаях могут получаться и более токсические продукты (например, формальдегид при окислении метилового спирта)).

Аккумулирование.

Важной особенностью некоторых живых организмов является способность к аккумуляции определенных химических (например, ДДТ) и радиоактивных веществ, то есть к накоплению их в своих телах. Многие водоросли способны повышать концентрацию радиоактивных веществ в своем теле по сравнению со средой в сотни и тысячи раз. Аккумулируют вредные вещества многие рыбы и птицы.

Концентрация вредных веществ в окружающей среде постоянно изменяется во времени, следствием этого является ослабление или усиление их вредного воздействия. Указанное явление получило название интермиттирующего действия.

Следствием аккумулирования вредных веществ может стать накопление вредных веществ путем передачи по пищевым цепям.

Совместное действие.

При совместном воздействии промышленных загрязнений на окружающую среду имеет место явление синергизма, которое заключается в том, что совместное воздействие различных загрязнений оказывается гораздо более вредным, чем если бы они действовали независимо друг от друга. Например, при увеличении концентрации сернистого ангидрида и канцерогенного вещества в атмосфере в 2 раза опасность, которую они представляют, возрастает более чем в 2 раза. Диоксиды серы ослабляют защитный механизм легких и делает их более восприимчивыми к канцерогенам. Никель относительно нетоксичен, но если он попадает в воду "с медистым стоком", то его токсичность возрастает в 10 раз. Возможен и обратный эффект, когда совокупное воздействие на биосферу нескольких загрязнений оказывается менее вредным, чем если бы они действовали порознь. Это явление называется антагонизм.

Основная литература:

Дополнительная литература:

Контрольные вопросы:

1. Что относятся к химически опасным объектам?

2. Классификация вредных веществ?

3. Предел переносимости?

4. Пороговая токсическая доза?

Лекция 10. Пожары и взрывы. Предотвращение пожаров и взрывов на производстве и в быту. Действия людей при пожарах и взрывах.

Наиболее распространенными источниками возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера являются пожары и взрывы, которые происходят:

- на промышленных объектах;

- на объектах добычи, хранения и переработки легковоспламеняющихся, горючих и взрывчатых веществ;

- на транспорте;

- в шахтах, горных выработках, метрополитенах;

- в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения.

ПОЖАР – это вышедший из-под контроля процесс горения, уничтожающий материальные ценности и создающий угрозу жизни и здоровью людей.

Основными причинами пожара являются: неисправности в электрических сетях, нарушение технологического режима и мер пожарной безопасности (курение, разведение открытого огня, применение неисправного оборудования и т.п.).

Основными опасными факторами пожара являются тепловое излучение, высокая температура, отравляющее действие дыма (продуктов сгорания: окиси углерода и др.) и снижение видимости при задымлении. Критическими значениями параметров для человека, при длительном воздействии указанных значений опасных факторов пожара, являются:

- температура – 70ºС;

- плотность теплового излучения – 1,26 кВт/м²;

- концентрация окиси углерода – 0,1% объема;

- видимость в зоне задымления – 6-12 м.

В последнее десятилетие от трети до половины всех аварий на производстве связано со взрывами технологических систем и оборудования: реакторы, емкости, трубопроводы и т.п.. Пожары на предприятиях могут возникать также вследствие повреждения электропроводки и машин, находящихся под напряжением, отопительных систем.

Проведенные в США исследования показали, что пожары и взрывы происходят: из-за неисправности электрооборудования - в 23% случаев; курение в неположенном месте - 18%; перегрев вследствие трения в неисправных узлах машин - 10%; перегрев горючих материалов - 8%; контакты с горючими поверхностями за неисправности котлов, печей, дымоходов - 7%; контакты с пламенем, воспаление от пламени водки - 7%; воспаление от горючих частиц (искры) от установок и оборудования для сжигания - 5%; самовозгоранию горючих материалов - 4 %, зажигания материалов при резке и сварке металла - 4%.

Более 63% пожаров в промышленности обусловлено ошибками людей или их некомпетентностью. Когда предприятие сокращает штаты и бюджет аварийных служб, снижается эффективность их функционирования, резко возрастает риск возникновения пожаров и взрывов, а также уровень человеческих и материальных потерь.

ВЗРЫВ – это горение, сопровождающееся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Взрыв приводит к образованию и распространению со сверхзвуковой скоростью взрывной ударной волны (с избыточным давлением более 5 кПа), оказывающей ударное механическое воздействие на окружающие предметы.

Основными поражающими факторами взрыва являются воздушная ударная волна и осколочные поля, образуемые летящими обломками различного рода объектов, технологического оборудования, взрывных устройств.