Неионизирующие электромагнитные излучения

Человек постоянно находится под воздействием электромагнитных полей. При трении диэлектриков на их поверхности возникают избыточные заряды, создающие электрические поля. Земной шар заряжен отрицательно так, что между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы разность потенциалов достигает 400 000 вольт. Это электрическое поле создает между двумя уровнями, отстоящими на рост человека, разность потенциалов ~ 200 вольт, однако человек этого не ощущает, так как хорошо проводит электрический ток и все точки его тела находятся под одним потенциалом.

При своем движении облака заряжаются в результате трения. Разные части грозового облака несут заряды различных знаков. Чаще всего нижняя часть облака заряжена отрицательно, а верхняя - положительно. Если облака сближаются разноименно заряженными частями, между ними проскакивает молния - электрический разряд. Проходя над Землей, грозовое облако создает на её поверхности большие наведенные заряды. Разность потенциалов между облаком и землей достигает огромных значений, измеряемых сотнями миллионов вольт, и в воздухе возникает сильное электрическое поле. При благоприятных условиях возникает пробой. Молния иногда поражает людей и вызывает пожары.

Заряды имеют свойство в большей степени накапливаться на остриях или телах, близких по форме остриям. Вблизи этих острий создаются высокие электрические поля. Поэтому для защиты зданий и сооружений от статического атмосферного электричества часто применяют молниеотводы -это высокий металлический стержень, соединенный проводником с землей. Наряду с естественными статическими электрическими полями в условиях техносферы и в быту человек подвергается искусственным статическим электрическим полям.

Они возникают при использовании предметов домашнего обихода, интерьера, деталей производственного оборудования, аппаратуры, инструментов из синтетических материалов - диэлектриков.

При трении диэлектриков на их поверхности возникают значительные компенсированные положительные или отрицательные заряды. Величина заряда зависит от вида диэлектрика, особенно сильно электризуется полиэтилен.

Электромагнитное взаимодействие характерно для заряженных частиц [54]. Переносчиком энергии между такими частицами являются фотоны электромагнитного поля или излучения. Длина электромагнитной волны X (м) в воздухе связана с ее частотой (Гц) соотношением X/ = с, где с -скорость света, м/с.

Электромагнитные поля и излучения разделяют на неионизирующие (в том числе лазерное излучение) и ионизирующие. Неионизирующие электромагнитные поля (ЭМП) и излучения (ЭМИ) имеют спектр колебаний с частотой до 1017 Гц, а ионизирующие - от 1017до 1021 Гц.

При характеристике электромагнитной обстановки пользуются терминами «электрическое поле», «магнитное поле», «электромагнитное поле».

Электрическое поле

Рис. 1. Электрическое поле

Электрическое (электростатическое) поле (рис. 1) создается электрическими зарядами. Наличием электрических полей обусловлено строение материи. Противоположные по знаку заряды притягиваются друг к другу, одноименные - отталкиваются. Атом представляет единое целое потому, что легкие отрицательно заряженные электроны удерживаются электриче ским полем положительно заряженного ядра. Электрическими связями атомы объединяются в молекулы. В зависимости от прочности связи молекулы формируются в кристаллические решетки или иные структуры, образуя твердое тело, жидкость или газ.

Критерием интенсивности электрического поля является напряженность электрического поля Е с единицей измерения В/м (Вольт на метр).

Электрическое поле графически изображают с помощью силовых линий. Линии начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных (рис. 1).

Вектор напряженности электрического поля Е направлен по касательной в каждой точке этих силовых линий. Количественно напряженность (Е) определяется силой (Е), действующей на единичный положительный заряд (q) в каждой точке поля (закон Кулона):

Е = — =—21—,В/м, q 4л<г2

где q - величина заряда, образующего электрическое поле, ампер в секунду; § - диэлектрическая проницаемость среды, ампер • с/В • м; г - расстояние между зарядами, м.

Сила, действующая на заряд в любой точке поля:

Под действием сил электростатического поля свободные заряды перемещаются. Движение свободных зарядов в проводнике создает электрический ток. Электрический ток порождает магнитное поле (рис. 2).

Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля Н с единицей измерения А/м (ампер на метр). При измерении сверхнизких и крайне низких частот (3-300 Гц) используется также такой критерий, как магнитная индукция В с единицей измерения Тл (Тесла), причем 1 мк Тл = 1,25 А/м.

Постоянные электростатические и магнитные поля возникают и существуют только в присутствии источников - заряда или электрического тока соответственно. Однако в природе обнаружена связь электрического и магнитного полей при их изменениях. Совокупность двух переменных полей называют электромагнитным полем. Электромагнитное поле - самый распространенный вид поля, который может существовать в отрыве от источника.

Электромагнитное поле (рис. 3) - это особая форма материи, создаваемая изменяющимся во времени электрическим полем Е, которое порождает магнитное поле Я, а изменяющееся И возбуждает вихревое электрическое поле. Напряженности полей Е и Н, расположенные перпендикулярно друг другу, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускорении движения зарядов часть ЭМП отрывается от них и присутствует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника [54].

Магнитное поле

Рис. 2. Магнитное поле

QTok течет к наблюдателю

0Ток течет от наблюдателя

Критериями источника ЭМП являются:

X - длина волны - расстояние между двумя точками волны, колеблющимися в одинаковой фазе, м;

f - частота электромагнитных колебаний - число изменений направления электрического тока в излучателе электромагнитных волн в секунду, 1/с;

Н- напряженность магнитного поля, А/м;

Е - напряженность электрического поля, В/м;

ЭН? - энергетическая нагрузка электрического поля, (В/м)2 -ч;

ЭНЯ- энергетическая нагрузка магнитного поля, (А/м)2 -ч;

ЭНЛ = Е2- Г;ЭНя = Я2- Г,

где Т - время воздействия поля, ч.

ППЭ - плотность потока энергии ЭМИ, Вт/м2:

ППЭ = К • ЭН/Е,

где К- коэффициент ослабления биологической эффективности.

В пустоте, в открытом космосе электромагнитная волна распространяется прямолинейно. Направление вектора напряженности электрического поля Е перпендикулярно направлению распространения волны С (рис. 3). Вектор магнитного поля И также перпендикулярен вектору С и одновременно вектору Е. Все три вектора образуют правовинтовую систему. Если излучатель волн изотропный (всенаправленный), волны распространяются в свободном пространстве во все стороны с одинаковой скоростью [30; 31]. Свободным пространством считается однородная непоглощающая среда, в которой диэлектрическая (?) и магнитная (ц) проницаемости принимаются равными 1.

Основные открытия, позволившие обнаружить уникальное природное явление - электромагнитные колебания, изучить их и наметить пути использования, были сделаны во второй половине XIX - первой половине XX в.

Вот некоторые их них:

  • 1888 г. - немецкий физик Г. Герц впервые получил электромагнитные волны, длиной в десятки сантиметров;
  • 1895 г. - русский изобретатель А. С. Попов впервые применил электромагнитные колебания с длиной волны от 10-2 до 104 см для беспроволочной связи на расстоянии;
  • 1899 г. - А. С. Попов передал первую в мире радиотелеграмму;
  • 1901 г. - немецкий физик М. Планк сформулировал закон о квантовом излучении и поглощении энергии, а русский физик П. Н. Лебедев измерил давление солнечного света;
  • 1912 г. - немецкий физик М. Лауэр доказал волновую природу рентгеновских лучей;
  • 1924-1935 гг. - советские физики Н. Д. Папалекси и Л. И. Мандельштам разработали теорию колебаний и распространения радиоволн;
  • 1951 г. - советскими физиками под руководством В. А. Фабриканта открыта возможность усиления электромагнитных волн и видимого света с помощью индуцированного излучения.

За сравнительно небольшой исторический период спектр электромагнитных колебаний изучен в широком диапазоне длин волн и частот -от низкочастотного уровня до уровня ионизирующих излучений.

Спектр электромагнитных колебаний условно разбит на 12 диапазонов (табл. 11). Диапазоны называют как по длинам волн (от декамегамет-ровых до децимиллиметровых), так и по частотам (от самых низких частот до гипервысоких).

Принимая во внимание более широкие диапазоны электромагнитных излучений (ЭМИ) техногенными излучателями и необходимость четкого ранжирования колебаний (ЭМК) в целях нормирования, диапазоны ЭМИ расширены так, что в спектре ЭМК неионизирующих излучений выделены шесть участков: низкочастотные волны, радиоволны, микроволны, инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые волны.

Классификация электромагнитных волн по частотам и длинам

Таблица 11

Номер полосы частоты

Название частотного диапазона

Границы диапазона

Название диапазона длин волн

частот

длин волн

1

Крайне низкие, КНЧ

3-30 Гц

100-10 Мм

Декамегаметровые

2

Сверхнизкие, СНЧ

30-300 Гц

10-1 Мм

Мегаметровые

3

Инфранизкие, ИНЧ

0,3-3 кГц

1 000-100 км

Г ектокилометровые

4

Очень низкие, ОНЧ

3-30 кГц

100-10 км

Мириаметровые, Средне-дальние волны (СДВ)

5

Низкие частоты, НЧ

30-300 кГц

10-1 км

Километровые, дальние волны (ДВ)

6

Средние частоты, СЧ

0,3-3 МГц

1-0,1 км

Гектометровые, средние волны (СВ)

7

Высокие частоты, ВЧ

3-30 МГц

100-10 м

Декаметровые, короткие волны (КВ)

8

Очень высокие, ОВЧ

30-300 МГц

10-1 м

Метровые, ультракороткие волны

(УКВ)

9

Ультравысокие, УВЧ

0,3-3 ГГц

1-0.1 м

Дециметровые

10

Сверхвысокие, СВЧ

3-30 ГГц

10-1 см

Сантиметровые

11

Крайне высокие, КВЧ

30-300 ГГц

10-1 мм

Миллиметровые

12

Гипервысокие, ГВЧ

300-3000 ГГц

1-0,10 мм

Субмиллиметровые

13

Инфракрасное излучение

4,310м Гц

  • 1 000 мкм -
  • 780 нм

14

Видимые световые

7,5-Ю'6 Гц

780-400 нм

15

Ультрафиолетовые

ЗЮ16 Гц

400-200 нм

16

Рентгеновский диапазон

310” Гц

0,1 А

17

у-излучение

ЗЮ21 Гц

0,001 А

18

Космические лучи

Техногенный электромагнитный фон (ЭМ) может быть производственным и бытовым.

Производственный ЭМ-фон связан с технологическими процессами (закалка изделий токами высокой частоты, плазменные процессы, использование лазеров, телевидение, воздушные линии электропередачи высоко4. Безопасность трудовой деятельности и бытовой травматизм го и сверхвысокого напряжения), а также с наличием ВЧ-связи (радиотелеграфная, радионавигационная, космическая и т. д.) [54].

Бытовой ЭМ-фон создается работой радио- и телепередатчиков, СВЧ-печей, радиотелефонов и компьютеров.

За последние 50 лет суточная мощность радиоизлучения, без учета военных ведомств, возросла более чем в 50 раз. На Земле возникли крупные очаги ЭМ-загрязнения окружающей среды, во много раз превышающие природный ЭМ-фон, характерный для данной местности.

Влияние электромагнитных полей на биосферу разнообразно и многогранно. Бесспорно, что солнечно-земные связи, создающие естественный фон околоземного пространства, оказывают влияние на объекты живой природы. С другой стороны, бесспорно, что в результате развития техносферы увеличивается общий электромагнитный фон, и не только количественно, но и качественно. В результате использования в современном производстве и технологии ЭМП появились источники техногенного происхождения, отличающиеся по своим характеристикам от традиционных источников, к которым живые организмы биосферы адаптировались в процессе длительной эволюции.

При резких изменениях солнечной активности может происходить изменчивость признаков вируса гриппа, что приводит к возникновению у бактерий новых качеств: устойчивость к лекарствам, изменение интенсивности образования токсинов и увеличение скорости размножения.

По данным медицинской статистики в дни геомагнитных бурь число приступов по поводу инфаркта миокарда, инсультов, кризов на 30 % больше, чем в случае спокойного геомагнитного поля. По причине инфаркта миокарда 70 % всех смертей приходится на недельные интервалы, в пределах которых наблюдались бури, и только 30 % - на периоды спокойного магнитного поля Земли.

В периоды магнитных бурь увеличивается свёртывающий потенциал крови, в результате чего увеличивается число тромботических осложнений, которые являются основной причиной сердечно-сосудистых заболеваний. Установлено также влияние магнитного поля Земли на сопротивляемость эритроцитов к внешним воздействиям. При увеличении магнитного поля уменьшается сопротивляемость эритроцитов.

Земля, вращаясь по орбите вокруг Солнца, попеременно пересекает сектора, в которых магнитное поле направлено либо к Солнцу (отрицательный сектор), либо от него (положительный сектор). Когда Земля переходит из отрицательного сектора в положительный, увеличивается частота нарушений сердечного ритма, число дорожно-транспортных происшествий, число сосудистых кризов, приступов стенокардии, вегетососудистых пароксизмов. Более благоприятные условия для организма при выходе из положительного в отрицательный сектор. Это объясняется тем, что в случае положительного сектора магнитосфера Земли больше подвергается воздействию корпускулярного излучения.

Установлено также увеличение нервно-психических расстройств при пересечении Землёй секторов межпланетного магнитного поля.

Процессы взаимодействия ЭМП с клеткой, живым организмом довольно сложные и в настоящее время в полной мере не исследованы. Взаимодействие ЭМП с биологическим объектом определяется:

  • • параметрами излучения (частотой или длиной волны, скоростью распространения, поляризацией волны);
  • • физическими и биохимическими свойствами биологического объекта как среды распространения ЭМП (диэлектрической проницаемостью, электрической проводимостью, длиной электромагнитной волны в ткани, глубиной проникновения, коэффициентом отражения от границы воздух -ткань).

Как мы уже отмечали, биообъекты сами являются источниками ЭМП. В процессе жизнедеятельности организмов возникают волновые и колебательные процессы, отображаемые электроэнцефалограммой, электрокардиограммой, характеризующей работы сердца и др.

Чувствительность биологических систем к внешним ЭМП зависит от диапазона частот и интенсивности излучений.

Весь диапазон неионизирующих ЭМИ при рассмотрении специфики воздействия на биообъекты делят на три группы:

  • • постоянные и низкочастотные поля (до метрового диапазона длин волн);
  • • СВЧ-диапазон (длина волны от 1 м до 1 см);
  • • миллиметровый и субмиллиметровый диапазон (длина волны от 10 мм до 0,1 мм).

Исключительный интерес представляют миллиметровые волны с точки зрения воздействия на биообъекты, представляющие собой термодинамически неравновесные системы (диссипативные структуры).

Обзор существующих представлений о биологической активности ЭМП позволяет выделить два основных подхода к этой проблеме. Первый связан с представлением об энергетическом воздействии, второй - с анализом информационного взаимодействия ЭМП с элементами биологической системы.

Энергетическое воздействие заключается в переходе поглощённой электромагнитной волны в тепло биоткани. СВЧ-излучения, воздействуя на воду в организме, переходят в тепловую энергию и вызывают локальное повышение температуры и разогревание всего организма. Чем больше СВЧ-излучение, тем глубже в тканях тепловой ожог. Повышение температуры вызывает возбуждение терморецепторов [54].

Одновременно с тепловым проявляется и резонансный эффект в разрушении ДНК, АТФ. Наиболее интенсивно перегреваются органы, которые не содержат кровеносных сосудов (хрусталик, семенники, яичники).

Тепловое воздействие распространяется на центральную нервную систему, возбуждая и перевозбуждая её, на последних стадиях наступают признаки энергетического истощения и угнетения центров головного мозга. В онкологических клиниках используют СВЧ-гипертермию. Сфокусированное излучение на одной частоте локально нагревает опухоль до 42—45 °C, что является лечебной процедурой наряду с химиотерапией.

Информационное воздействие достигается в том случае, когда падающие излучения низкой интенсивности не вызывают нагрев ткани, но изменяется характер и скорость передачи информации внутри организма, процесс формирования условных рефлексов, количество ключевых ферментов энергетического обмена. Этим свойством обладают миллиметровые волны малой интенсивности.

Установлено, что действие прерывистого магнитного поля увеличивает амплитуду a-ритма электроэнцефалограммы (ЭЭГ), понижает амплитуду 8-ритма, p-волны увеличиваются во фронтальных отделах.

Показано, что нетепловое воздействие СВЧ-полей проявляется:

  • • во влиянии на течение биохимических реакций внутриклеточного метаболизма;
  • • влиянии на ферментативную активность белков-ферментов головного мозга, печени;
  • • воздействии (прямо или косвенно) на процессы передачи генетической информации;
  • • влиянии на уровни сульфгидрильных и других групп, определяющих полярность белковых молекул;
  • • изменении динамики иммунного ответа;
  • • изменении функциональной активности рецепторов ионных каналов.

Действие миллиметровых и субмиллиметровых волн. Интерес к этому диапазону волн объясняется тем, что живые организмы не адаптированы к этим волнам, так как они сильно поглощаются верхними слоями атмосферы. Живые организмы не имеют естественных механизмов приспособления к колебаниям заметной интенсивности этих волн при внешнем воздействии.

Энергия кванта излучения миллиметрового диапазона длин волн меньше энергии теплового движения, поэтому воздействие прежде всего на молекулярном уровне: установлено, что происходит взаимодействие излучения с клеточными мембранами, с зарядами белковых молекул, совершающих колебания на собственных резонансных частотах; мембраны создают синхронизирующие СВЧ-поля, и наблюдается синхронизация и коге рентное сложение колебаний белков и мембраны с последующим излучением в межклеточное пространство.

Комплекс воздействия ЭМИ на человека очень широк. Человеческий организм чутко отзывается на волновую нагрузку сначала снижением работоспособности, ослаблением внимания, эмоциональной неустойчивостью, а затем лавиной заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем, большинства внутренних органов и особенно почек и печени.

Длительное проживание в зонах воздействия ЭМП приводит к развитию синдрома старения организма, признаками которого являются снижение работоспособности и иммунитета, наличие многих заболеваний, раннее нарушение уровня холестерина, угнетение функций репродуктивной системы, развитие возрастной патологии в ранние годы (гипертоническая болезнь, церебральный атеросклероз). Сроки возникновения нарушений в организме зависят от многих факторов: частотного диапазона, продолжительности воздействия, локализации облучения (местное или общее), характера ЭМП (модулированное, непрерывное, прерывистое). При этом существенную роль играют индивидуальные особенности организма.

Воздействие ЭМП на нервную систему приводит к нарушению функций нервной системы, изменениям высшей нервной деятельности. У людей появляется склонность к развитию стрессорных реакций. При хроническом воздействии СВЧ-излучений развивается радиоволновая болезнь с нарушением функций всех регуляторных систем, в результате чего резко падает производительность труда и наблюдается нарушение психики. Облучение в радиодиапазоне вызывает у человека ощущение шумов и свиста. Открыт эффект радиослышимости. Суть его состоит в том, что люди находящиеся в поле мощной радиовещательной станции начинают слышать «внутренние голоса», речь, музыку.

Под влиянием ЭМП на иммунную систему может происходить изменение белкового обмена, наблюдается определённое изменение состава крови. Возможно образование в организме антител, направленных против собственных тканей. Это нарушает функционирование организма как единого целого.

При действии ЭМП на эндокринную систему происходит стимуляция гипофизарно-адреналиновой системы, что сопровождается увеличением адреналина в крови, активацией процессов свёртывания крови, организм теряет приобретённую устойчивость к некоторым физическим факторам (высокие температуры воздуха, гипоксия).

ЭМП отрицательно влияет на репродуктивную функцию человека, особенно эмбриона. Чувствительность эмбриона к ЭМП значительно выше, чем чувствительность материнского организма. У мужчин выявлен высокий процент случаев импотенции, снижение тестостерона в крови.

У женщин наблюдаются нарушения детородной функции (токсикозы беременности. самопроизвольные выкидыши, патология родов). Женщины более чувствительны к воздействию волн СВЧ-диапазона, чем мужчины.

Следует подробно остановиться на характере действия электромагнитных излучений различного происхождения.

Электростатическое поле (ЭСП) вызывает в организме человека слабый (несколько микроампер) электрический ток. Электрические травмы, как правило, не возникают, но могут быть спровоцированы рефлекторной реакцией на ток. При резком отстранении от заряженного тела возможна механическая травма при падении с высоты, ударе о расположенные рядом элементы конструкций, машин и т. п.

Наиболее чувствительны к электростатическому полю сердечнососудистая система, ЦНС и анализаторы. Людей, работающих в зонах ЭСП, мучают головные боли, бессонница, раздражительность и эмоциональная возбудимость. Постоянное чувство страха ожидаемого разряда истощает нервную систему, пульс и артериальное давление становятся неустойчивыми.

Магнитные поля классифицируют по источникам создания, времени действия и частотному составу. Они могут быть:

  • • постоянными от искусственных магнитных материалов и систем -ПМП;
  • • импульсными - ИМП;
  • • переменными - ПеМП;
  • • инфранизкочастотными - с частотой до 50 Гц.

Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия магнитного поля на работающих зависит от напряженности магнитного поля в рабочей зоне, расположения рабочего места по отношению к источнику и времени воздействия.

Постоянные магнитные поля не вызывают субъективных воздействий.

При действии ПеМП возникают специфические зрительные ощущения, исчезающие в момент прекращения воздействия.

При длительном воздействии магнитных полей, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения в областях тела, непосредственно воспринимающих МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью, синюшностью кожных покровов, отечностью, уплотнением и ороговелостью кожи.

В соответствии с ПДУ № 1742-77 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м.

ЭМП промышленной частоты создаются ЛЭП напряжением до 1 150 кВ, открытыми распределительными устройствами, коммутационными аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и т. п.

Длительное действие ЭМП промышленной частоты приводит к головной боли в височной и затылочной областях, вялости, расстройству сна, снижению памяти, раздражительности, апатии, болям в области сердца. Хроническое воздействие ЭМП промышленной частоты приводит к нарушению режима и замедлению частоты сердечных сокращений, расстройству работы желудочно-кишечного тракта [54].

Российскими учеными доказано увеличение лейкозов у детей, проживающих вблизи линий электропередач промышленного тока, и опухолей мозга у рабочих «электрических» профессий.

Британские ученые подтвердили более частые заболевания раком у людей, подолгу пребывающих вблизи линий высоковольтной электропередачи, и связали их с концентрированием атмосферного радона этими линиями.

Действие ЭМП многократно усиливается в герметизированных объектах военной техники, насыщенных разнообразными источниками ЭМИ. Операторы, обслуживающие аппаратуру со СНЧ-фоном, находятся в состоянии постоянного утомления. Это связано с нахождением в ближнем поле излучения и длительными напряженными нагрузками без достаточных условий для восстановления сил. Необходимо ограничивать время пребывания человека в зоне действия электромагнитного поля. Поэтому нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляет по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитных полей в зависимости от времени пребывания в них (ГОСТ 12.1.002-84 и СН №5802-91).

Электромагнитные волны радиочастотного диапазона

Радиоволны условно делят на пять диапазонов:

  • • низкие частоты (от единиц до тысяч Гц);
  • • высокие (3-30 МГц);
  • • очень высокие (30 МГц - 3 ГГц);
  • • сверхвысокие (3-300 ГГц);
  • • гипервысокие (300-3 000 ГГц).

В зависимости от места и условий воздействия ЭМИ различают облучения:

  • • профессиональное;
  • • непрофессиональное.

По характеру облучение может быть общим и местным. Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяются частотой излучения, плотностью потока энергии, продолжительностью и режимом облучения, площадью облучаемой поверхности, присутствием сопутствующих факторов, индивидуальными особенностями организма.

Формы проявления биологического эффекта от воздействия ЭМИ на организм также различны. При этом интересно, что ткани живого организма в зависимости от частоты воздействующего облучения ведут себя то как диэлектрик, то как проводник.

Низкочастотные колебания возбуждают в организме электрические токи той же частоты - тело ведёт себя как хороший проводник, а результат действия будет зависеть от силы тока. С увеличением частоты облучаемой энергии возрастает глубина проникновения электромагнитных волн и поглощение мощности. Ткани всё более проявляют диэлектрические свойства, а основной эффект воздействия выражается в нагреве.

Наиболее изучено тепловое действие СВЧ-излучения. Энергия СВЧ-излучения в первую очередь поглощается молекулами с электромагнитными свойствами. Это молекулы воды, содержащиеся в крови, лимфе, мышцах, внутренних органах живого организма. Поглощённая водой электромагнитная энергия превращается в тепловую, нагревая клетку, ткань, орган. Особенностью нагрева организма при действии СВЧ-излучения является то, что температура тела повышается изнутри - сначала разогреваются глубокие ткани, и после этого тепло передаётся подкожным слоям и коже. При естественных же источниках тепла (огонь, искра, нагретый предмет) первична температура на коже, затем температура, передающаяся внутренним органам.

Тепловой эффект осложняется последующими биоэффектами в клетках и тканях, резонансным эффектом, приводящими к разрушениям ДНК, нарушениям солевого обмена. Наиболее интенсивно перегреваются хрусталик глаза, семенники, яичники. Возникает катаракта, развиваются половая слабость и бесплодие.

Тепловое воздействие распространяется на центральную нервную систему. Нарушается работа эндокринной, иммунной, сердечнососудистой, дыхательной систем. На поздних стадиях наступают признаки энергетического истощения и угнетение центров головного мозга.

При хроническом воздействии СВЧ-излучений развивается радиоволновая болезнь с нарушением функции всех регуляторных систем, в результате чего резко падает производительность труда и наблюдаются нарушения психики. Основными симптомами радиоволновой болезни являются: тупая, ноющая, весьма стойкого характера головная боль, нарушение сна, повышенные раздражительность и нервозность, беспричинное беспо койство, необоснованная вспыльчивость и резкость в обращении с окружающими. Возможны трофические нарушения: выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела. Радиоволновую болезнь относят к профессиональным заболеваниям для лиц, работающих с источниками СВЧ-излучений. В пределах радиоволнового диапазона наибольшей биологической активностью обладают СВЧ-поля по сравнению с ВЧ и УВЧ.

Инфракрасное излучение

Энергия волн инфракрасного диапазона (X = 1 000 мкм - 780 нм) при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. Наибольшей активностью обладает коротковолновое ИК-излучение (X = 3 000 нм - 1 000 мкм), обладающее наибольшей энергией фотонов. Особенностью повреждающего эффекта лучистой теплоты являются структурные изменения тканей на клеточном уровне и образование биологически активных веществ.

Чаще всего у человека поражаются кожа и глаза. Острое повреждение кожи проявляется в ожогах, усиленной пигментации, расширении артерио-капилляров. Хронические облучения могут вызвать стойкий, эритемоподобный (красный) цвет лица у стеклодувов, сталеваров и т. п. К острым нарушениям органа зрения относят ожог, конъюнктивиты, помутнение роговицы. При длительном облучении возможно образование катаракты. Кроме того, ИК-излучение воздействует на водно-электролитный баланс в организме, обменные процессы в миокарде, состояние верхних дыхательных путей (развитие ларингита, ринита, синуситов). Исследователи не исключают мутагенный эффект ИК-облучения.

Видимое (световое) излучение

Излучение видимого диапазона (X = 780-400 нм) при достаточных уровнях энергии представляет опасность для кожных покровов и органов зрения. Пульсация яркого света вызывает сужение полей зрения, влияет на зрительные функции, нервную систему, общую работоспособность. Световое излучение больших энергий приводит к ожогам открытых участков тела, сетчатки глаз. Минимальная ожоговая доза светового излучения колеблется от 2,93 до 8,37 Дж/см2-с за время мигательного рефлекса 0,15 с. Сетчатка может быть повреждена специфическим фотохимическим воздействием голубой части спектра умеренной интенсивности.

Оптическое излучение видимого и инфракрасного диапазона при избыточной плотности может нарушать обменные процессы в организме, работу сердечной мышцы, вызывая дистрофию миокарда и атеросклероз.

Ультрафиолетовое излучение (УФИ)

У ФИ искусственных источников (например, электросварочные дуги, плазмотроны) может стать источником острых и хронических поражений.

Чаще всего страдает роговица и слизистая оболочка глаз. Острое поражение глаз называют электроофтальмией. Заболевание проявляется ощущением песка или постороннего тела в глазах, светобоязнью, слезотечением. Нередко наблюдается эритема кожи лица и век. Кожные поражения протекают в форме острых дерматитов с эритемой, иногда с отёком и образованием пузырей. Могут возникнуть общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями.

К хроническим заболеваниям относят хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту. Длительное воздействие У ФИ на кожу приводит к её «старению», атрофии эпидермиса, возможному развитию злокачественных новообразований.

В комбинации с токсичными веществами У ФИ может вызвать фотосенсибилизацию - повышенную чувствительность организма к свету с развитием фототоксических и фотоаллергических реакций.

Лазерное излучение

В последние десятилетия в промышленности, медицине, при научных исследованиях, в системах мониторинга состояния окружающей среды нашли применение лазеры. Их излучение может оказывать опасное воздействие на организм человека и в первую очередь на орган зрения. Лазерное излучение (ЛИ) генерируют в инфракрасной, световой и ультрафиолетовой областях неионизирующего ЭМИ.

Лазеры, генерирующие непрерывное излучение, позволяют создавать интенсивность порядка 10 Вт/см2, что достаточно для плавления и испарения любого материала. При генерации коротких импульсов интенсивность излучения достигает величин порядка 10 Вт/см и больше. Для сравнения отметим, что значение интенсивности солнечного света вблизи земной поверхности составляет всего 0,1-0,2 Вт/см.

В настоящее время в промышленности используется ограниченное число типов лазеров. Это в основном лазеры, генерирующие излучение в видимом диапазоне спектра (X = 0,44—0,59 мкм; X = 0,63 мкм; X = 0,69 мкм), ближнем ИК-диапазоне спектра (Х= 1,06 мкм) и дальнем ИК-диапазоне спектра (X = 10,6 мкм).

При оценке неблагоприятного влияния лазеров все опасности разделяют на первичные и вторичные. К первичным относят факторы, источником образования которых является непосредственно сама лазерная установка. Вторичные факторы возникают в результате взаимодействия лазерного излучения с мишенью.

Первичными факторами вредности являются лазерное излучение, повышенное электрическое напряжение, световое излучение, акустические шумы и вибрация от работы вспомогательного оборудования, загрязнение воздуха газами, выделяющимися из узлов установки, рентгеновское излу чение электроионизационных лазеров или электровакуумных приборов, работающих при напряжении свыше 15 кВ.

Вторичные факторы включают отраженное лазерное излучение, аэродисперсные системы и акустические шумы, образующиеся при взаимодействии лазерного излучения с мишенью, излучение плазменного факела.

Лазерное излучение может представлять опасность для человека, вызывая в его организме патологические изменения, функциональные расстройства органа зрения, центральной нервной и вегетативной систем, а также влиять на внутренние органы, такие как печень, спинной мозг и др. Наибольшую опасность лазерное излучение представляет для органа зрения. Основным патофизиологическим эффектом облучения тканей лазерным излучением является поверхностный ожог, степень которого связана с пространственно-энергетическими и временными характеристиками излучения.

При создании условий для безопасной эксплуатации лазеров, прежде всего, необходимо расчетом определить лазерно-опасную зону (ЛОЗ -пространство, в пределах которого уровни лазерного излучения могут превышать предельно допустимые значения).

Воздействия лазерного излучения на органы зрения. Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза при воздействии электромагнитных излучений самых различных длин волн, а также способность оптической системы глаза увеличивать плотность энергии излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона на глазном дне на несколько порядков по отношению к роговице выделяет его в наиболее уязвимый орган. Степень повреждения глаза главным образом зависит от таких физических параметров, как время облучения, плотность потока энергии, длина волны и вид излучения (импульсное или непрерывное), а также от индивидуальных особенностей глаза.

Воздействие ультрафиолетового излучения на орган зрения в основном приводит к поражению роговицы. Поверхностные ожоги роговицы лазерным излучением с длиной волны в пределах ультрафиолетовой области спектра устраняются в процессе самозаживления.

Для лазерного излучения с длиной волны 0,4-1,4 мкм критическим элементом органа зрения является сетчатка. Она обладает высокой чувствительностью к электромагнитным волнам видимой области спектра и характеризуется большим коэффициентом поглощения электромагнитных волн видимой, инфракрасной и ближней ультрафиолетовой областей. Повреждение глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки, сопровождающихся незначительными или полностью отсутствующими изменениями зрительной функции, до серьезных повреждений, приводящих к ухудшению зрения и даже к полной его потере.

Излучения с длинами волн более 1,4 мкм практически полностью поглощаются в стекловидном теле и водянистой влаге передней камеры глаза. При умеренных повреждениях эти среды глаза способны самовосста-навливаться. Лазерное излучение средней инфракрасной области спектра может причинить тяжелое тепловое повреждение роговице.

Отметим, что лазерное излучение оказывает повреждающее действие на все структуры органа зрения. Основной механизм повреждений - тепловое действие. Импульсное лазерное излучение представляет большую опасность, чем непрерывное.

Воздействие лазерного излучения на кожные покровы. Повреждения кожи, вызванные лазерным излучением, могут быть различными: от легкого покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи. Эффект воздействия на кожные покровы определяется параметрами излучения лазера и степенью пигментации кожи.

Пороговые уровни энергии излучения, при которых возникают видимые изменения на коже, колеблются в сравнительно широких пределах (от 15 до 50 Дж/см2).

Наибольшую опасность для внутренних органов представляет сфокусированное лазерное излучение. Степень повреждения внутренних органов в значительной мере определяется интенсивностью потока излучения и цветом окраски органа. Так, печень является одним из наиболее уязвимых внутренних органов. Тяжесть повреждения внутренних органов также зависит от длины волны падающего излучения. Наибольшую опасность представляют излучения с длинами волн, близкими к спектру поглощения химических связей органических молекул, входящих в состав биологических тканей.

Кроме лазерного излучения, персонал, занимающийся эксплуатацией лазерной техники, может подвергнуться воздействию интенсивного светового и ультрафиолетового излучения, источником которого являются лампы вспышки, газоразрядные трубки и плазменный факел. Излучение незащищенных ламп накачки весьма вредно для глаз. Воздействие излучения ламп накачки возможно при их разэкранировании, главным образом при наладке и в случае самопроизвольного разряда.

При эксплуатации лазерных установок также следует учитывать и другие опасные факторы, к которым относятся повышенное напряжение в электрической цепи, акустический шум, вибрации, вредные вещества. При эксплуатации лазеров необходимо учитывать и возможность взрывов и пожаров при попадании лазерного излучения на горючие материалы. В табл. 16 приведены основные опасные факторы, возникающие при эксплуатации лазерных установок.

Зоны опасного влияния современных лазерных установок обычно ограничены размерами производственного помещения.

Ионизирующие излучения. Ионизирующие излучения (ИИ) образуются при распаде радиоактивных веществ.

Ионизирующее излучение - поток частиц или электромагнитных квантов, взаимодействие которых с веществом приводит к ионизации его атомов и молекул. ИИ являются потоки электронов, позитронов, протонов, дейтонов, а-частиц и других заряженных частиц, а также потоки нейтронов, рентгеновского и у-излучения. Понятие ИИ не включает в себя видимый свет и УФ-излучение.

Различают корпускулярное излучение, состоящее из частиц с массой, отличной от нуля, и электромагнитное излучение (рентгеновское и у-излучение). Эти виды излучения отличаются количеством высвобождаемой энергии и обладают, соответственно, разной проникающей способностью, оказывая различное влияние на ткани организмов. Характеристиками ИИ являются тип частиц, их энергия, направление распространения, интенсивность, энергетическое, пространственное и временное распределения.

В зависимости от состава излучения различают однородное и смешанное ИИ. Излучение, состоящее из частиц одного вида, является однородным, из двух и более видов - смешанным.

Моноэнергетическое ИИ создается частицами с одинаковой энергией. Если энергия частиц различна, излучение является немоноэнергетиче-ским. Так, p-излучение и тормозное излучение - примеры немоноэнерге-тического излучения. Примером моноэнергетического излучения может служить также вылет а-частицы определенной энергии при распаде радионуклидов.

По характеру распространения в пространстве выделяют направленное и ненаправленное излучения. Если в рассматриваемую точку пространства излучение приходит только по одному направлению, то такое излучение является направленным. Излучение, приходящее в рассматриваемую точку по нескольким направлениям, называется ненаправленным. Вид ненаправленного излучения, не имеющего преимущественного направления распространения, принято называть изотропным. К направленному излучению относится, например, излучение точечного источника или пучка частиц из ускорителя, а к ненаправленному - рассеянное излучение.

При прохождении ИИ через вещество принято выделять две его составляющие: первичное и вторичное излучения.

Первичным ИИ называется излучение, состоящее из частиц, которые получены на ускорителе или из источников радиоактивного излучения.

Вторичными ИИ называются виды излучения, образующиеся при взаимодействии первичного излучения с веществом.

Для вторичного излучения характерны следующие особенности:

  • • интенсивность пропорциональна интенсивности первичного излучения;
  • • энергетическое и пространственное распределения частиц вторичного излучения не зависят от аналогичных характеристик первичного излучения.

Примером вторичного излучения является тормозное излучение, образующееся при облучении мишени протонами.

ИИ в организме вызывает сложные физико-химические изменения и взаимодействия, модификацию важных молекул. Реакция на них может произойти немедленно или через десятилетия после облучения (гибель клеток, генетические аномалии, рак и т. д.). Степень опасности радиационного воздействия зависит от типа излучения, от величины энергии излучения, периода полураспада и от того, какая часть энергии излучения передастся тканям организма.

Доза излучения - энергия ионизирующего излучения, поглощенная объемным веществом и рассчитанная на единицу массы.

Действие ИИ представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, они делятся на внесистемные и единицы в системе Си. Доза является мерой радиационного воздействия.

Для описания влияния ИИ на вещество используются следующие понятия и единицы измерения. Исторически первой общепринятой единицей измерения радиоактивности была принята единица радиоактивности 1 г Ra, которая была названа 1 Кюри (1 г Ra= 1 Кюри (Ки)). Позднее введена единица Бк (Беккерель) - единица измерения, характеризующая один распад любого радионуклида в 1 с. Так как 1 г Ra дает 3,7- 1О10 распадов в секунду то, 1 Ки = 3,7-1010 Бк.

Радиоактивность некоторых элементов:

1 г U235 = 2,1-106 Ки; 1 г Cs137 = 87 Ки; 1 г Sr90 = 145 Ки.

Массу радионуклида можно рассчитать по следующей формуле: где А - массовое число радионуклида, а - активность в Бк.

Чтобы количественно оценить воздействие радиации на вещество, используют понятие дозы ИИ или облучения. Повреждения, вызванные в живом организме излучением, будут тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям. Количество переданной энергии организму называют дозой. Так как поглощенная энергия расходуется на ионизацию среды, то для ее измерения необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся при излучении. Для количественной характеристики рентгеновского и у-излучения, действующих на объект, определяют так называемую экспозиционную дозу (ЭД), которая характеризует ионизирующую способность рентгеновского и у-лучей в воздухе. За единицу ЭД принят Кл/кг, т. е. такая ЭД рентгеновских и у-излучений, при которой в 1 кг сухого воздуха (dm) образуются ионы с величиной суммарного электрического заряда (dq)

в 1 Кулон: 1 Кл/кг, т. е. X .

dm

Внесистемная единица - рентген (Р), принятая в 1928 г.

Рентген - это ЭД рентгеновского и у-излучения, создающая в 1 см3 воздуха при О °C и давлении 760 мм. рт. ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества заряда, при этом образуются 2-109 пар ионов.

Если принять среднюю энергию образования одной пары ионов в воздухе, равной 33,85 эв, то при дозе 1 Р передается энергия, равная одному см3 воздуха: 8 = 0,113 эрг, air воздуха - 8 = 87,3 эрг, 1 эрг = 10-7 Дж. Единица измерения Р применяется только для рентгеновского, у-излучения и характеризует степень ионизации воздуха. Стало очевидно, что единица Р не может обеспечить решения всех метрологических и практических задач в радиологии. Помимо нее необходима универсальная единица, дающая представление о физическом эффекте облучения в любой среде, в частности в твердых телах и биологических тканях. Такой единицей измерения стал рад - внесистемная международная единица поглощенной дозы.

Поглощенная доза (D) (ПД) - это количество энергии (dE) излучения, поглощенное единицей массы (dm) облучаемого объекта, т. е. D = .

dm

Рад (rad) - это поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, при которой в 1 г массы вещества поглощается 100 эрг энергии излучения (1 рад = 100 эрг/г = 10-2 Дж/кг). В СИ D измеряется в Греях (Гр).

1 Гр - это такая поглощенная доза, при которой в 1 кг массы облученного вещества поглощается 1 Дж энергии излучения. 1 Гр = 1 Дж/кг = = 100 рад, 1 Р = 0,88 рад для воздуха.

В других веществах ПД может быть иной, но близка к единице (например, в биологической мягкой ткани и в воде 1 Р = 0,93 Рад = 0,0093 Гр). Поэтому приближенно экспозиционная доза рентгеновского и у-излучения в 1 Р численно будет близка к поглощенной дозе в 1 рад, т. е. 1 Р ~ 1 рад ~ 0,01 Гр.

Чисто физическое воздействие радиации часто необязательно равно биологическому воздействию. Различные типы излучения могут действовать биологически различно при одной и той же физической дозе, т. е. для

4. Безопасность трудовой деятельности и бытовой травматизм расчета поражающего действия ионизирующего излучения ввели понятие «эквивалентная доза» (ЭД) (Я) - поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма:

H=YK<D<-

а-частица приблизительно в 20 раз биологически эффективнее, чем рентгеновское и у-излучение. Для рентгеновского и у-излучения физическое воздействие примерно равно биологическому. Соответственно, если коэффициент качества (Я) у-излучения принять за 1, то для p-излучения он будет также составлять 1, для а-частицы - 20 (табл. 12).

В настоящее время единица измерения эквивалентной дозы - зиверт (Зв).

Зв - доза любого вида излучения, поглощенная 1 кг биологической ткани и создающая такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр (1 Дж/кг) фотонного излучения (К = 1). Внесистемная единица измерения ЭД - бэр (биологический эквивалент рентгена). При дозе 1 бэр какого-либо излучения возникает такой же биологический эффект, как и при поглощенной дозе в 1 рад рентгеновского излучения.

1 бэр = 1 рад = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг = 0,01 Зв при К= 1.

Эквивалентная доза является основной величиной в радиационной защите, так как она позволяет оценить риск от вредных биологических последствий облучения биологической ткани различными видами излучения.

Коэффициент качества излучения

Таблица 12

Вид излучения и диапазон энергий

Коэффициент качества (70

Фотоны всех энергий

1

Электроны и мюоны всех энергий

1

Нейтроны с энергий < 10 КэВ

5

Нейтроны от 10 до 100 КэВ

10

Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ

20

Нейтроны от 2 до 20 МэВ

10

Нейтроны > 20 МэВ

5

Протоны с энергией > 2 МэВ

5

а-частицы

20

Но оказывается, что разные органы и ткани тела человека имеют неодинаковую радиочувствительность. Например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака легких или молочной железы более вероятно, чем рака щитовидной железы. Поэтому дозы облучения органов и тканей также рассматривают с разными коэффициентами (табл. 12). Это позволяет определить опасность одной и той же дозы, а также дозы при неравномерном облучении организма. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы.

Эффективная эквивалентная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях.

Л-Эф=

где К, - тканевый весовой множитель (табл. 13); И, - эквивалентная доза, поглощенная в ткани i.

Единица эффективной эквивалентной дозы - зиверт (Зв) или бэр.

Значение тканевых весовых множителей К, для различных органов и тканей

Таблица 13

Ткань или орган

к,

Половые железы

0,2

Красный костный мозг, толстый кишечник, легкие, желудок

0,12

Мочевой пузырь, молочные железы, печень, пищевод, щитовидная железа

0,05

Кожа, поверхность костей

0.01

Остальные

0.05

Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от динамических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую формулой

S=

о Жэф

где N (/Сэф) - число лиц, получивших индивидуально эффективную эквивалентную дозу А^ф.

Единица измерения S - человеко-зиверт (чел-Зв).

Многие радионуклиды распадаются очень медленно и остаются радиоактивными в отдаленном будущем. Тогда коллективная эффективная

4. Безопасность трудовой деятельности и бытовой травматизм эквивалентная доза, которую получат многие поколения людей от радиоактивного вещества за все время его существования, будет называться ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой (ОКЭЕД). По суммарной эффективной эквивалентной дозе законодательством РФ установлены критерии, по которым осуществляется социально-медицинская реабилитация пострадавшего населения от ядерных взрывов или аварий.

В биологическом отношении важно знать не просто дозу излучения, которую получил облучаемый объект, а дозу, полученную в единицу времени.

В связи с этим существует понятие мощности дозы - это доза излучения за единицу времени.

На практике мощность экспозиционной дозы (МЭД) измеряется в Р/ч, мкР/ч и т. д., мощность поглощенной дозы - в рад/ч, рад/мин, мощность эквивалентной дозы - в Зв/ч, Зв/мин и т. д. Экспозиционная доза часто оценивается показателем мкР/ч и составляет обычно от 5 до 30 мкР/ч, создавая фоновую дозу облучения 0,3-0,6 мЗв/год. 1 мЗв/год -это норма для населения, для обслуживающего персонала АЭС предел 5 мЗв/год.

Для перехода от экспозиционной дозы к дозе внешнего облучения на живые организмы следует знать, что

1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч, 1 мкР/ч = 0,005 мЗв/год.

Для описания степени радиоактивного загрязнения местности пользуются понятием площадной активности. Это радиоактивность вещества, приходящаяся на единицу площади (Ки/км2, Бк/м2 и т. д).

При характеристике радиоактивности какого-либо материала конкретно указывается, о каком радионуклиде идет речь. Так, если в случае загрязнения почвы несколькими техногенными радиоизотопами говорится, что удельная активность почвы по цезию - 137 (100 Бк/кг), то это значит, что речь идет только об этом изотопе, другие (Sr, Со и др.), присутствующие в почве, не учитываются. Общая суммарная радиоактивность данной почвы рассчитывается по формуле сложения с учетом определенных коэффициентов.

Загрязнение атмосферного воздуха, материалов, продуктов питания, жидкостей, оценивается с помощью:

  • • удельной активности - активность единицы массы вещества (Ки/кг, Бк/кг);
  • • объемной концентрации радиоактивности - количество распадов в единицу времени, отнесенное к объему вещества (Ки/л, Ки/м3, Бк/л, Бк/м3).

С удалением от поверхности земли интенсивность космического излучения возрастает. Поэтому дозовая нагрузка на людей, проживающих в горной местности, в несколько раз больше, она равна примерно 0,7 и 5,0 мЗв в год соответственно на высотах 2 и 4-5 км. На высоте полетов современных самолетов уровень космического излучения в несколько десятков раз больше, чем на уровне моря.

К основным естественным радионуклидам, излучение которых фор-w w т 238т Т 235т Т 232-Г1

мирует природный радиационный фон, относят U, U, Th, а также один из продуктов распада 238U - радон (226Ra).

Внешнее облучение обусловлено радионуклидами, содержащимися в почве и горных породах, внутреннее - радионуклидами, содержащимися в воздухе, воде и продуктах питания.

К техногенным источникам ионизирующих излучений относят совокупность факторов, обусловленных реализацией широкомасштабных программ использования атомной энергии в мирных и военных целях. Данная составляющая радиационного фона образуется и зависит от величины рассеянных в почве, воде, воздухе и других объектах внешней среды техногенных источников радиоактивных загрязнений, образовавшихся при ядерных взрывах, работе предприятий ядерно-топливного и ядерно-оружейного циклов, возникновении радиационно опасных аварий на предприятиях и транспорте, при использовании радиационных технологий и методов в науке, промышленности и медицине, а также при обращении с радиоактивными отходами.

Наибольшую опасность при работе предприятий ядерно-топливного цикла представляют радионуклиды, имеющие большой период полураспада и способные быстро распространяться в окружающей среде.

К таким в первую очередь относятся 1291, 226Ra, которые выделяются из хвостов руд.

Из отходов АЭС наибольшую опасность представляют высокоактивные отходы, к которым относят отработанные топливные элементы или отверждённые продукты переработки ядерного горючего. Для них характерна высокая удельная активность и высокое тепловыделение.

Суммарная доза воздействия перечисленных ниже радионуклидов на население Земли оценивается на уровне 3 400 чел-Зв/ГВт в год. При этом вклад каждого радионуклида, чел-Зв/ГВт, составляет:

Радон из хвостохранилищ заводов 2 800

Углерод-14 ПО

Высокоактивные отходы 30

Йод-129 28

Приведенные международные оценки свидетельствуют, что дозы облучения каждого индивидуума в течение жизни не превышают 1 % годовой дозы за счёт естественного радиационного фона. Это справедливо

4. Безопасность трудовой деятельности и бытовой травматизм в условиях предполагаемого производства электроэнергии на АЭС порядка 10 000 ГВт в год при безаварийной эксплуатации.

На изменение техногенной составляющей радиационного фона влияет также облучение при применении медицинских процедур, радиоизотопных методов неразрушающего технологического контроля и другие причины попадания в окружающую среду искусственных и естественных радионуклидов. В табл. 14 приведены средние значения годовой дозы облучения от некоторых техногенных источников излучения.

Таблица 14

Средние значения годовой дозы облучения от некоторых техногенных источников излучения

Техногенный источник излучения

Доза, мкЗв/год

Медицинские процедуры

ТЭС (в радиусе 20 км)

АЭС (в радиусе 10 км)

Радиоактивные осадки (главным образом последствия испытаний атомного оружия в атмосфере)

Телевизоры, дисплеи

Керамика, стекло

  • 400-700 (для РФ- 1500)
  • 5,3
  • 1,36 75-200
  • 4-5 при I = 2 м*
  • 10

*Доза облучения увеличивается с уменьшением расстояния до экрана. При I = 10 см доза облучения возрастает до 250-500 мкЗв/год.

При медицинских процедурах основную дозу облучения население получает при рентгеновских исследованиях (90-95 %). Получаемая при их проведении эффективная эквивалентная доза (—1,5 мЗв) выше, чем при проведении иных диагностических методов медицинского обследования с использованием радиоизотопных методов (10-15 %).

Уровень радиоактивности в жилом помещении зависит от строительных материалов: в кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он всегда несколько выше, чем в деревянном.

Газовая плита приносит в дом не только токсичные, но и радиоактивные газы (радон). Поэтому уровень радиоактивности на кухне может существенно превосходить фоновый при работающей газовой плите. В закрытом, непроветриваемом помещении человек может подвергаться воздействию радона, который непрерывно высвобождается из земной коры. Поступая через фундамент, пол, из воды или иным путем, радон накапливается в изолированном помещении.

Средние концентрации радона обычно составляют в ванной комнате 8,5, на кухне 3, в спальне 0,2 кБк/м3.

Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещения. В этом отношении поучителен опыт Швеции: с начала 1950-х гг. в стране проводится компания по экономии энергии, в том числе за счет уменьшения проветривания помещений. В результате средняя концентрация радона в помещении возросла с 43 до 133 Бк/м3 при снижении воздухообмена с 0,8 до 0,3 м/ч.

По оценкам, на каждый 1 ГВт/год электроэнергии, сэкономленной за счет уменьшения проветривания помещений, шведы получили дополнительную коллективную дозу облучения в 5 600 чел-Зв.

В настоящее время эффективная доза, обусловленная естественными и техногенными источниками радиации, составляет в России ~ 4,0 мЗв в год. При этом 27 % составляет естественный радиационный фон, 39 % -радон в помещениях и 34 % - рентгенодиагностические медицинские процедуры.

Действие ионизирующих излучений (табл. 14-16) на человека носит сложный характер.

При однократном равномерном облучении всего тела в дозе 0,5 Зв детерминированные эффекты практически не наблюдаются, т. е. их нельзя обнаружить современными методами.

Различные формы лучевой болезни развиваются при поглощенных дозах выше 1 Гр. В табл. 16 приведены значения поглощенных доз, при которых возникают острые лучевые поражения человека.

Крайне тяжелая форма острой лучевой болезни, приводящая к смертельному исходу в 100 % случаев, наблюдается при дозе, превышающей 6 Гр. Причиной смерти чаще всего являются поражение клеток костного мозга и внутренние кровоизлияния.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС с острой формой лучевой болезни различной степени тяжести было госпитализировано 237 человек, уровни облучения у которых варьировали в диапазоне 1-16 Гр.

Из них не удалось спасти 29 человек, в основном погибших вследствие тотальных ожогов кожи (до 90 % поверхности тела).

Остальные пострадавшие были выписаны из клиники в удовлетворительном состоянии.

Причем только 16 человек в настоящее время не работают.

Рассмотренная выше картина лучевой болезни различной степени тяжести в зависимости от дозы относится к случаю однократного облучения всего тела. Если же облучение в этой дозе произвести неоднократно и растянуть по времени, то эффект облучения будет снижен. Это связано с тем, что живые организмы, в том числе и человек, способны восстанавливать нормальную жизнедеятельность после тех или иных ее нарушений.

Таблица 15

Дозовые пороги возникновения

некоторых детерминированных эффектов облучения

Состояние

При кратковременном облучении, Зв

При хроническом многолетнем облучении, Зв/год

Легкое угнетение кроветворения (легкая лейкоцитопения, нарушение иммунитета)

0,15

0,40

Временная стерильность мужчин

0,15

0,40

Постоянная стерильность мужчин

3,5-6,00

2,00

Постоянная стерильность женщин

2,5-6,00

0,2 (до суммарной дозы > 6,00 Зв)

Помутнение хрусталика глаза с ухудшением зрения (катаракта)

5,00

0,15 (до суммарной дозы > 8,00 Зв)

Таблица 16

Дозы, вызывающие острые лучевые поражения человека

Лучевое поражение

Доза, Гр

Общее поражение:

Легкая степень острой лучевой болезни

1-2

Тяжелая лучевая болезнь, гибель - 50 %

4-6

Местные поражения:

Эритема кожи (первичная, вторичная)

8-10

Пузырьки, трофические язвы

12-20

В случае систематически повторяющегося облучения в дозах, не вызывающих острой лучевой болезни, но значительно больших предельно допустимых, может развиваться хроническая лучевая болезнь. Наиболее характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения в составе крови (уменьшение числа лейкоцитов, малокровие) и ряд симптомов со стороны нервной системы.

Согласно установленным радиобиологическим данным реакция организма на облучение может проявиться и в отдаленные сроки (через 10-20 лет). Такими реакциями могут явиться лейкозы, злокачественные опухоли органов и тканей, катаракты, поражения кожи, старение, ведущее к преждевременной смерти, не связанное с какой-либо определенной причиной.

Освещение производственных и бытовых помещений

Оборудование электрического освещения производственных и бытовых помещений должно соответствовать нормам, установленным в СН 245-71 и СНиП 23-05-95.

В зависимости от вида источника света производственное освещение подразделяется:

  • • на естественное, которое создается излучением, поступающим непосредственно от солнца, без изменения направления распространения;
  • • искусственное, обеспечиваемое электрическими светильниками;
  • • комбинированное, совместное использование дневного (естественного) освещения и искусственного.

Освещенность производственных помещений, нормы которых определены в СНиП, должна соответствовать требованиям:

  • • равномерность распределения яркости по всему объему производственного помещения. Важную роль в создании однородного и равномерного освещения играет окраска стен и потолка в светлые тона;
  • • отсутствие теней, особенно - движущихся (динамических) на рабочем месте. Согласно статистике, именно динамические тени служат причиной роста случаев травматизма;
  • • отсутствие отраженной и прямой блеклости в поле зрения работающих, пренебрежение этим правилом приводит к ослеплению персонала.
  • • стабильность освещения;
  • • спектральные характеристики используемых осветительных приборов должны обеспечивать максимально правильную и достоверную цветопередачу;
  • • безопасность используемой светотехники для персонала.

Измерения уровня освещенности осуществляется в люксах (общепринятое сокращение - лк), 1 лк - это освещение квадратного метра 1 люменом. Для нормирования и стандартизации на предприятиях уровня освещенности в гигиенической практике используют КЕО - коэффициент естественной освещенности, величина которого напрямую зависит от характера работ: чем больше требуемая точность выполнения операций, тем, соответственно, и выше значение КЕО.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >