2.Ультразвук та інфразвук
Ультразвук
Ультразвук — це механічні пружні коливання і хвилі, які відрізняються від звуку вищою частотою коливань (понад 20 кГц) і не сприймаються вухом людини. Ультразвукові коливання, як і звукові, поширюються у вигляді змінних стиснень і розріджень і характеризуються довжиною хвилі, частотою і швидкістю поширення. Частотна характеристика і довжина хвилі визначають особливості поширення коливань у навколишньому середовищі (повітряному, рідинному і твердому) — від 1,12-Ю4 до 1,0-109 Гц. Що вища частота ультразвукових коливань, то більше вони поглинаються середовищем і менше заглиблюються у тканини людини. Поглинання ультразвуку супроводжується нагріванням середовища. Швидкість поширення ультразвуку залежить від властивостей середовища — його щільності, пружності, в'язкості та температури. Так, у воді, особливо при підвищенні її температури, ультразвукові коливання поширюються швидше, ніж у повітрі. При поширенні ультразвукових коливань у повітрі їх, як і звуки, характеризують в одиницях звукового тиску — децибелах.
Ультразвуковий діапазон частот поділяють на низькочастотні коливання (1,12 • 104 — 1,0 • 105 Гц), які поширюються через повітря і контактно, і високочастотні (1,0 • 105—1,0- 109 Гц), які поширюються тільки контактно.
При обслуговуванні ультразвукового обладнання профілактичні заходи передбачають попередження контактного озвучування через тверді та рідкі середовища і боротьбу з поширенням ультразвуку й шуму в повітрі робочої зони. Ультразвукове устаткування слід обладнувати звукоізолюючими кожухами, конструкції ультразвукових верстатів і устаткування для зварювання та паяння повинні мати екрани з органічного скла, які забезпечують зниження рівнів звукового тиску на робочих місцях. Забороняється контакт з робочими поверхнями устаткування у процесі його роботи, з оброблюваними рідинами і деталями. Для боротьби з контактним озвучуванням слід застосовувати дистанційне керування, автоблокування, тобто автоматичне вимкнення устаткування і приладів при завантажуванні та розвантажуванні продукції, нанесенні контактних мастил, а також спеціальні пристрої для завантажування і виймання деталей, затискачі, щипці, ручки яких повинні мати еластичне покриття, що поглинає ультразвук.
Інфразвук
Під інфразвуком розуміють акустичні коливання з частотою до 20 Гц. Фізична природа чутного звуку, ультразвуку та інфразвуку однакова, їх поділ зумовлений особливостями сприйняття їх слуховим аналізатором людини. Для інфразвуку характерні дуже великі пороги слухового сприйняття, що робить його практично нечутним. Фізичні особливості інфразвукових коливань зумовлені їх малою частотою і великою довжиною хвиль. Характерною ознакою інфразвуку є його здатність поширюватися на значну відстань без істотної втрати енергії, огинати перепони внаслідок дифракції або проникати крізь них.
За характером спектра інфразвук поділяють на широкосмуговий з безперервним спектром завширшки понад октаву і гармонічний, у спектрі якого є виражені дискретні складові. Гармонічний характер інфразвуку встановлюють в октавних смугах частот за перевищенням рівня в одній смузі над сусідніми щонайменше на 10 дБ.
Рівень інфразвукового тиску на робочих місцях операторів цехового устаткування становить 78-90 дБ, під час роботи автотранспорту — 97-110 дБ, залізничного — 78-97 дБ, водного — 75-99 дБ, портового устаткування — 79-91 дБ.
Боротьба з несприятливим впливом виробничого інфразвуку охоплює комплекс заходів, які належать до технічної і медичної компетенції. Розглянемо окремі з них.
1. Ослаблення інфразвуку в межах джерела, усунення причин його виникнення, що є найрадикальнішим способом боротьби з низькочастотними коливаннями машин і механізмів.
2. Ізоляція інфразвуку. Важливе місце у боротьбі з інфразвуком належить методам будівельної акустики. Велике значення має раціональне планування і розміщення виробничого устаткування, ізоляція в окремих приміщеннях агрегатів — джерел шуму та інфразвуку. Водночас слід наголосити, що застосування звукопоглинаючого оздоблення звичайного типу практично не ослаблює енергії звукових коливань.
3. Поглинання інфразвуку. Для цього застосовують багатошарові звукопоглинаючі покриття.
4. Медична профілактика. Одним з найважливіших заходів медичної профілактики шкідливого впливу інфразвуку є здійснення запобіжних і періодичних медичних оглядів. Протипоказаннями для прийняття на роботу є порушення вестибулярної і слухової функції, виражені неврози, вегетативна дисфункція, захворювання центральної нервової та серцево-судинної систем, органів травлення.
САМОСТІЙНА РОБОТА № 10
Тема: Іонізуючі випромінювання
Мета: Ознайомитися з поняттям про Іонізуючі випромінювання та їх вплив на людину
План
1. Іонізуючі випромінювання
1. Іонізуючі випромінювання
До іонізуючих відносяться корпускулярні випромінювання, що складаються з частинок з масою спокою, яка відрізняється від нуля (альфа-бета-частинки, нейтрони) та електромагнітні випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), які при взаємодії з речовинами можуть утворювати в них іони.
Альфа-випромінювання — це потік ядер гелію, що випромінюється речовиною при радіоактивному розпаді ядер з енергією, що не перевищує кількох мегаелектровольт (МеВ). Ці частинки мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність.
Бета-частинки — це потік електронів та протонів. Проникна здатність (2,5 см у живих тканинах і у повітрі — до 18 м) бета-частинок вища, а іонізуюча — нижча, ніж у альфа-частинок.
Нейтрони викликають іонізацію речовини та вторинне випромінювання яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Проникна здатність залежить від енергії та від складу речовин, що взаємодіють.
Гамма-випромінювання — це електромагнітне (фотонне) випромінювання з великою проникною і малою іонізуючою здатністю з енергією 0,001-3 МеВ.
Рентгенівське випромінювання — випромінювання яке виникає в середовищі, яке оточує джерело бета-випромінювання у прискорювачах електронів і є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювань, енергія фотонів яких не перевищує 1 МеВ. Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.
Гальмівне випромінювання — це фотонне випромінювання з неперервним спектром, яке виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.
Ступінь біологічного впливу іонізуючого випромінювання залежить від поглинання живою тканиною енергії та іонізації молекул, що виникає при цьому.
Під час іонізації в організмі виникає збудження молекул клітин. Це зумовлює розрив молекулярних зв’язків та утворення нових хімічних зв’язків, не властивих здоровій тканині.
Під впливом іонізуючого випромінювання в організмі порушуються функції кровотворних органів, зростає крихкість та проникність судин, порушується діяльність шлунково-кишкового тракту, знижується опірність організму, він виснажується. Нормальні клітини перероджуються в злоякісні, виникають лейкози, променева хвороба.
Одноразове опромінення дозою 25-50 бер зумовлює зворотні зміни крові. При 80-120 бер з’являються початкові ознаки променевої хвороби. Гостра променева хвороба виникає при дозі опромінення 270-300 бер.
Опромінення може бути внутрішнім, проникненні радіоактивного ізотопа всередину організму,та зовнішнім; загальним (опромінення всього організму) та місцевим; хронічним ( при дії протягом тривалого часу) та короткочасний вплив).
Основним державним документом, що встановлює систему радіаційно-гігієнічних регламентів для забезпечення прийнятих рівнів опромінення як для окремої людини, так і для суспіль-ства є ДНАОП 00.3-3.24-97 “Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97)”.
В основу "Норм радіаційної безпеки України" (НРБУ) закладено три принципи:
• неперевищення встановленої дозової межі;
• виключення будь-якого необґрунтованого опромінення;
• зниження дози опромінення до якомога нижчого рівня;
Нормами встановлено три категорії осіб, що опромінюються:
— категорія А - персонал, який постійно чи тимчасово працює безпосередньо з джерелами ІВ;
— категорія Б - обмежена частина населення, що безпосередньо з джерелами ІВ не працює, але за умовами проживання чи розміщення робочих місць може зазнавати дії ІВ;
— категорія В - інше населення.
Існують наступні основні способи захисту від іонізуючого випромінювання:
Захист часом. Доза зовнішнього опромінення визначається рівнянням:
де tn - час початку опромінення; tk — час закінчення опромінення; Рt - потужність дози ІВ у момент t.
За відомими початковими даними визначається допустима тривалість чи час початку опромінення, розраховується режим роботи, що забезпечує безпечні дози.
Захист відстанню (R). Для точкового ізотропного джерела ІВ густина потоку випромінювання і потужність дози зменшується пропорційно квадрату відстані, а також послаблюється за рахунок взаємодії з елементарними частками середовища.
Захист кількістю полягає в тому, щоб кількість джерел ІВ та їх потужність забезпечували не перевищений вплив, ніж установлена лозова межа.
Технічний захист включає: герметизацію ІВ; екранування ІВ і робочих місць; застосування роботів, маніпуляторів, ДУ; засобів колективного й індивідуального захисту; дезактивацію устаткування, приміщень, робочих місць, одягу, взуття, території; знищення і поховання радіоактивних відходів.
При проектуванні захисту від зовнішнього радіаційного випромінювання (РВ) необхідно забезпечити такі значення потужності еквівалентної дози, при яких не будуть перевищені значення половини ГДД і ГД для категорії А і Б відповідно. Оскільки енергія РВ послаблюється в процесі взаємодії з речовиною, необхідний склад, кількість захисних шарів, їх товщина і форма захисту визначаються залежно від виду випромінювання, .його енергетичного спектра і необхідного коефіцієнта послаблення.
Психологічний захист передбачає фарбування робочих приміщень у відповідний певний колір, встановлення попереджувальних знаків радіаційної небезпеки, влаштування високого порога перед кімнатою (приміщенням), у якій стоїть активний випромінювач.
Хімічний захист - це введення в організм людини перед опроміненням деяких хімічних сполук (радіопротекторів), які послабляють біологічну дію РВ і сприяють прискоренню виведення РР, що проникають усередину організму.
САМОСТІЙНА РОБОТА № 11
Тема: Електромагнітні поля та електромагнітні випромінювання радіочастотного діапазону
Мета: Вивчити електромагнітні поля та електромагнітні випромінювання радіочастотного діапазону
План
1.Електромагнітні поля
2.Дія електромагнітних полів на організм людини
1.Електромагнітні поля
Із курсу фізики відомо, що навколо кожного електричного заряду існує електричне поле, а кожний електричний заряд, що рухається, створює в навколишньому просторі магнітне поле. Отже, навколо будь-якого об'єкта, яким протікає постійний чи змінний струм, так само, як і навколо будь-якого магніту, що рухається, існує електромагнітне поле (БМП). Інакше кажучи, рух поля одного виду завжди супроводжується появою поля іншого виду: електричне поле, що рухається, створює магнітне, а магнітне поле, що рухається, створює електричне.
Можна вважати, що в електроустановках електричне поле виникає за наявності напруги на струмопровідних частинах, а магнітне - при проходженні струму в проводах.
Простір, що оточує людину, заповнений різними електромагнітними полями, джерела яких, залежно від їх походження, можна розділити на дві групи: природні та штучні.
До природних джерел належать; електромагнітне поле Землі, яке в тому числі включає геопатогенні зони; космічні джерела радіохвиль (сонячні спалахи, магнітні бурі, випромінювання зірок тощо); процеси, які відбуваються в атмосфері Землі (блискавки, зміни в іоносфері).
До штучних джерел належать пристрої, які спеціально створені для випромінювання електромагнітної енергії (радіо і телевізійні станції, радіолокаційні установки, системи радіозв'язку, фізіотерапевтичні прилади та ін.), а також пристрої, що безпосередньо не призначені для випромінювання електромагнітної енергії в простір (лінії електропередач і трансформаторні підстанції, побутова і промислова техніка, оргтехніка тощо).
Таким чином, спектр частот електромагнітних полів, що оточують людину, охоплює діапазон від 50 Гц і менше до 3*10 у 26 ступені Гц.
Змінне електромагнітне поле є сукупністю двох взаємозалежних змінних полів - електричного і магнітного, які характеризуються векторами напруженості електричного поля (В/м) і напруженості магнітного поля Н (А/м) або магнітної індукції В (Тл).
Напруженості електричних і магнітних полів оцінюються за формулами:
де U - напруга, В; l - відстань, м; J - струм, А; r - радіус кола силової лінії навколо провідника, по якому тече струм, м.
Магнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля співвідношенням:
де ? - магнітна проникність речовини; ?0 - магнітна проникність вакууму, або магнітна стала, Гн/м.
Фази коливання Е та Н відбуваються у взаємно перпендикулярних площинах. При поширенні у вакуумі чи в повітрі
Електромагнітне поле несе енергію, яка визначається густиною потоку енергії ГПЕ (Вт/м2) чи інтенсивністю І (Вт/м2):
У випадку поширення ЕМП у вакуумі чи в повітрі з урахуванням виразу (3.65):
Інтенсивність ЕМП показує, яка кількість енергії протікає протягом однієї хвилини крізь переріз в 1 м2, який розташований перпендикулярно руху хвилі.
При випромінюванні сферичних хвиль ГПЕ може бути виражена через потужність Р(Вт), яка підводиться до випромінювача:
де R - відстань від джерела випромінювання, м.
Сумарний потік енергії, що проходить через одиницю поверхні, яка опромінюється, за час дії Т (год),- це енергетичне навантаження ЕН(Вт*год/м2):
Залежно від частоти 1 (Гц) чи довжини хвилі X (м) увесь радіочастотний діапазон розбито на піддіапазони (табл. 3.7). При поширенні ЕМП у вакуумі або в повітрі f та ? пов'язані між собою співвідношенням:
де с - швидкість світла, що дорівнює 3*10 у 8 ступені м/с.
Допустимі рівні ЕМП на робочих місцях при роботі з джерелами електромагнітних випромінювань (ЕМВ) установлюються відповідно до вимог ГОСТу 12.1.006-84 ССБТ "Электромагніині поля радіочастот. Допустимі рівні на робочих місцях и вимогам до проведення контролю на рабочих місцях", що поширюється на діапазони частот 60 кГц - 300 ГГц. У ближній зоні, яка має фізичне значення при частотах до 300 МГц, нормуються напруженості електричної і магнітної складових полів. У дальній зоні в діапазоні частот 300 МГц - 300 ГГц, у якому, як правило, і перебуває персонал, що обслуговує джерела ЕМВ із довжиною хвилі менше метра, нормується густина потоку енергії та енергетичне навантаження. У діапазоні частот 60 кГц — 300 МГц гранично допустима напруженість ЕМП на робочих місцях протягом робочого дня не може перевищувати наступних значень: для електричних полів: f, МГц 0,06-3 3-30 30-50 50-300 Е,В/м 50 20 10 5 для магнітних полів: f,МГц 0,06-1,5 30-50 Н,А/м 5 0,3
Спеціальні спостереження і дослідження, проведені у багатьох країнах, дали змогу з'ясувати, що помітні зміни в здоров'ї обслуговуючого персоналу виникають у випадку напруги понад 400 кВ. Допустимі рівні напруженості електричного поля частотою 50 Гц залежно від тривалості його впливу на людину передбачені ГОСТом 12.1.002-84 ССБТ "Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах". ГДР напруженості електричного поля встановлюється 25 кВ/м. Перебування в електричних полях напруженістю понад 25 кВ/м без засобів захисту забороняється. Перебування в електричних полях напруженістю до 5 кВ/м допускається протягом робочого дня.