Нормирование воздействия теплового излучения
Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать:
-35 Вт/м2 при облучении 50% поверхности тела и более,
-70 Вт/м2 - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50% и
-100 Вт/м2 - при облучении не более 25% поверхности тела.
Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, "открытое" пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25%) поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз (ГОСТ 12.1.005-88).
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИК-излучение, помимо усиления теплового воздействия окружающей среды на организм работающего, обладает специфическим влиянием. С гигиенической точки зрения важной особенностью ИК-излучения является его способность проникать в живую ткань на разную глубину. Лучи длинноволнового диапазона (от 3 мкм до 1 мм) задерживаются в поверхностных слоях кожи уже на глубине 0,1 - 0,2 мм. Поэтому их физиологическое воздействие на организм проявляется, главным образом, в повышении температуры кожи и перегреве организма. Наибольшее воздействие на организм человека оказывает коротковолнового диапазона (от 0,77 до 1,4 мкм), так как оно обладает наибольшей энергией фотонов и способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. В практических условиях тепловое излучение является интегральным, так как нагретые тела излучают одновременно в широком диапазоне длин волн. Под действием высоких температур и теплового облучения работающих происходят резкое нарушение теплового баланса в организме, биохимические сдвиги, появляются нарушения сердечно-сосудистой и нервной систем, усиливается потоотделение, происходит потеря нужных организму солей, нарушение зрения. Все эти изменения могут проявиться в виде заболеваний: - судорожная болезнь, вызванная нарушением водно-солевого баланса, характеризуется появлением резких судорог, преимущественно в конечностях; - перегревание (тепловая гипертермия) возникает при накоплении избыточного тепла в организме; основным признаком является резкое повышение температуры тела; - тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях: выполнение тяжелой физической работы при высокой температуре воздуха в сочетании с высокой влажностью. Тепловые удары возникают в результате проникновения коротковолнового инфракрасного излучения (до 1,5 мкм) через покровы черепа в мягкие ткани головного мозга; - катаракта (помутнение кристалликов) – профессиональное заболевание глаз, возникающее при длительном воздействии инфракрасных лучей с λ = 0,78-1,8 мкм. К острым нарушениям органов зрения относятся также ожог, конъюктивиты, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза. Кроме того, ИК-излучение воздействует на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс в организме, на состояние верхних дыхательных путей (развитие хронического ларингоринита, синуситов), не исключается мутагенный эффект теплового излучения. Поток тепловой энергии, кроме непосредственного воздействия на работающих, нагревает пол, стены, перекрытия, оборудование, в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается, что также ухудшает условия работы.
ИНФРАКРАСНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ, ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА, НОРМИРОВАНИЕ
В оптическом диапазоне электромагнитных волн присутствуют инфракрасные, ультрафиолетовые и лазерные излучения.
Инфракрасное излучение.
Инфракрасное излучение характеризуется длиной волны от 0,76 до 420 мкм. Источник излучения – любое нагретое тело, которое при температуре более 100 0С излучает коротковолновые ИК-лучи, а при более низких температурах (50 – 100 0С)– длинноволновые ИК-лучи. Таким источником в промышленности может быть печь, нагретый двигатель или заготовки, расплавленный металл и др.
ИК-излучения делят:
1. ИК-А с длиной волны 760…1400 Нм;
2. ИК-В с длиной волны 1400…3000 Нм;
3. ИК-С с длиной волны > 3000 Нм.
Наибольшую проникающую способность имеют короткие волны, следовательно, ИК-А способно воздействовать на организм человека в большей степени, чем ИК-В и ИК-С. Поглощая инфракрасное излучение, организм человека нагревается, происходит переполнение кровью кровеносных сосудов, ускоряется сердцебиение, повышается кровяное давление. В результате перегрева ухудшается самочувствие человека вследствие нарушения теплового баланса организма. Разновидность действия ИК-лучей – тепловой (солнечный) удар. Опасно влияние ИК-излучения на органы зрения.
Инфракрасные излучения формируются по диапазонам в зависимости от плотности потока энергии, Вт·м2:
1. ИК-А – 100 Вт·м2;
2. ИК-В – 120 Вт·м2;
3. ИК-С – 150 Вт·м2.
ИК-ИЗЛУЧЕНИЕ или ИНФРАКРАСНЫЕ ЛУЧИ, это электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (1-2 мм). Инфракрасную область спектра обычно условно разделяют на ближнюю (от 0,74 до 2,5 мкм), среднюю (2,5 - 50 мкм) и далёкую (50-2000 мкм). Открытие инфракрасного излучения произошло в 1800 г. Английский учёный В. Гершель обнаружил, что в полученном с помощью призмы в спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) температура термометра повышается. Термометр, помещённый за красной частью солнечного спектра, показал повышенную температуру по сравнению с контрольными термометрами, расположенными сбоку.
СПЕКТР инфракрасного излучения, так же как и спектр видимого и ультрафиолетового излучений, может состоять из отдельных линий, полос или быть непрерывным в зависимости от природы источника инфракрасного излучения. Возбуждённые атомы или ионы испускают линейчатые инфракрасные спектры. Например, при электрическом разряде пары ртути испускают ряд узких линий в интервале 1,014 - 2,326 мкм, атомы водорода - ряд линий в интервале 0,95 - 7,40 мкм. Возбуждённые молекулы испускают полосатые инфракрасные спектры, обусловленные их колебаниями и вращениями. Колебательные и колебательно-вращательные спектры расположены главным образом в средней, а чисто вращательные - в далёкой инфракрасной области. Так, например, в спектре излучения газового пламени наблюдается полоса около 2,7 мкм, испускаемая молекулами воды, и полосы с длиной волн 2,7 мкм и 4,2 мкм, испускаемые молекулами углекислого газа.
Нагретые твёрдые и жидкие тела испускают непрерывный инфракрасный спектр. Нагретое твёрдое тело излучает в очень широком интервале длин волн. При температурах (ниже 8000 К) излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры доля излучения в видимой области увеличивается, и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах (выше 50000 К) - белым; при этом возрастает как полная энергия излучения, так и энергия инфракрасного излучения.
Инфракрасное излучение
Представляют собой электромагнитное излучение с длинами волн:
область А 760-1500 нм
В 1500-3000 нм
С более 3000 нм
Источники: открытое пламя, расплавленный и нагретый металл, стекло, нагретые поверхности оборудования, источники искусственного освещения и др.
Биологическое действие ИК излучения
ИК излучение играет важную роль в теплообмене. Эффект теплового воздействия на организм зависит: от плотности потока, длительности облучения, зоны воздействия, длины волны, которая определяет глубину проникновения излучения в тело человека.
Справедлив постулат для оптического диапазона - чем меньше длина волны, тем больше проникающая способность.
Следовательно, наибольшей проникающей способностью обладает излучение в области А, которое проникает через кожные покровы и поглощается кровью и подкожной жировой клетчаткой. Излучение областей В и С большей частью поглощается в эпидермисе.
При длительном нахождении человека в зоне ИК излучения происходит резкое нарушение теплового баланса тела; повышается температура, усиливается потоотделение соответственно с потерей нужных организму солей.
При длительном воздействии ИК излучения на глаза может развиться катаракта.
Нормирование ИК излучения
Нормируемой характеристикой является плотность потока энергии Е, Вт/м2, ПДУ для закрытых источников не более 100 Вт/м2, для открытых - не более 140 Вт/м2.
Контроль ИК излучения
Осуществляется оптимометрами, ИК спектрометрами (ИКС-10, 12, 14) а также спектрорадиометрами СРМ.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Инфракрасное излучение (ИК-излучение) – часть электромагнитного спектра с длиной волны от 780 нм до 1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. Коротковолновое инфракрасное излучение является наиболее активным, так как обладает наибольшей энергией фотонов, способных проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях.
Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие, под влиянием которого в организме происходят тепловые сдвиги, уменьшается кислородное насыщение крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и, как следствие, наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Облучение малыми дозами лучистой теплоты полезно, но значительная его интенсивность и высокая температура воздуха могут оказать неблагоприятное действие на человека.
Наиболее поражаемые ИК-излучениями органы человека: кожный покров, органы зрения; при остром повреждении кожи возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи. При хронических облучениях изменение пигментации может быть стойким, наблюдается эритемоподобный (красный) цвет лица. К острым нарушениям органов зрения относятся ожог, конъюнктивы, помутнение и ожог роговицы, ожог ткани передней камеры глаза. При остром интенсивном ИК-излучении и длительном облучении возможно образование катаракты. ИК-излучения воздействуют и на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс в организме, на состояние верхних дыхательных путей, не исключается и мутагенный эффект ИК-облучения.
Видимые излучения при достаточных уровнях энергии могут представлять опасность для кожных покровов и органов зрения. Пульсации яркого света вызывают сужение полей зрения, оказывают влияние на состояние зрительных функций, нервной системы, общую работоспособность.
Широкополосные световые излучения характеризуются световым импульсом, действие которого на организм приводит к ожогам открытых участков тела, временному ослеплению или ожогам сетчатки глаза. Сетчатка может быть повреждена при длительном воздействии света умеренной интенсивности, недостаточной для развития термического ожога.
Оптическое излучение видимого ИК-диапазона при избыточной плотности может приводить к истощению механизмов регуляции обменных процессов, особенно к изменениям в сердечной мышце с развитием дистрофии миокарда и атеросклероза.