4.6. Меры защиты от электромагнитных и ионизирующих излучений.

Природными источниками электромагнитных излучений являются солнечное излучение, атмосферное электричество, космические лучи. В качестве искусственных источников электромагнитных излучений можно назвать высоковольтные линии электропередач, трансформаторные подстанции, генераторные установки, антенны радиопередающих устройств, лазерные генераторы, печи для зонной плавки, микроволновые печи, электротермические установки индукционного и диэлектрического нагрева, применяемые в биологии и ветеринарии.

Частотный диапазон электромагнитных излучений чрезвычайно большой от десятка Гц до 10000 ГГц (1 ГГц=10²³ Гц) и включает такие разновидности излучений как рентгеновское и гамма – излучение, все составляющие излучения оптического спектра (ультрафиолетовое, видимое световое и инфракрасное ), сверхвысокочастотные излучения, радиочастотный диапазон и излучения приборов и оборудования промышленной энергетики.

Как известно, электромагнитные излучения носят волновой характер и в пространстве создают взаимосвязанные электрические и магнитные поля. Пространственная совокупность этих электрических и магнитных полей образует так называемое электромагнитное поле, количественными характеристиками которого являются напряженность электрического поля Е ( В/м) и напряженность магнитного поля Н (А/м). _ _

Плотность потока электромагнитной энергии I = E H = Pист / 4 п r ² ,

где Рист - мощность источника излучения, Вт;

r - расстояние от источника излучения,м.

Переменные и постоянные электромагнитные поля могут оказывать вредное воздействие на организм человека, и степень этого воздействия зависит от напряженности электрического и магнитного полей, частоты излучаемой электромагнитной энергии, плотности потока энергии, геометрических размеров облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей его организма.

Поскольку ткани человеческого организма способны поглощать электромагнитную энергию (главным образом органы и ткани с большим содержанием воды – желудок, мочевой и желчный пузырь, почки, мозг и др), и при таком поглощении происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую, то в результате происходит нагрев отдельных органов и всего организма в целом вплоть до определенного порога, называемого тепловым. При этом плотность потока энергии составляет 10 мВт/см². При превышении этого значения система терморегуляции организма человека не способна отводить генерируемое тепло. В результате может наступить перегрев организма со всеми вытекающими негативными последствиями.

Биологическая активность электромагнитных излучений возрастает с ростом частоты излучений, особенно в области сверхвысокочастотных излучений

(СВЧ). При этом имеют место значительные нарушения в работе центральной нервной системы, быстрая утомляемость, головные боли, снижение кровяного давления, выпадение волос и поражение органов зрения (катаракта). В случаях, когда такие излучения воздействуют в дозах, превышающих допустимые, возможны профессиональные заболевания.

Согласно СН и П 2.2.4.723 – 98 оценка воздействия переменных электромагнитных полей промышленной частоты (50 – 60 Гц) на организм человека в производственных условиях проводится по двум основным параметрам - интенсивности и продолжительности действия (ч).

Оценка воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона согласно СН и П 1.2.4/2.1.8.055 – 96 проводится по энергетической экспозиции (по интенсивности и времени воздействия), по интенсивности радиочастотного излучения (по напряженности электрического и магнитного полей в диапазоне частот от 30 кГц до 300 МГц и плотности потока энергии в диапазоне 300 МГц – 300 ГГц). При этом энергетическая эскпозиция за рабочий день не должна превышать предельно допустимых значений.

К основным способам и методам защиты следует отнести:

- защита снижением интенсивности излучения источника;

- защита временем и расстоянием;

- защита с использованием экранирования источников излучения и рабочих

мест;

- защита работающих применением средств индивидуальной защиты

(спецодежда из металлизированных тканей, очки со специальным покры-

тием);

- использование автоматических систем дистанционного управления;

- применение предупреждающей сигнализации.

Санитарно-гигиеническими нормативами также установлены требования к персональным компьютерам и видеотерминалам (СНиП 2.2.2.546- 96)

по следующим показателям (Л.33):

- электростатический потенциал экрана дисплея не должен превышать 500 В;

- напряженность электрического поля на расстоянии 50 см не должна превы-

шать 2,5 В/м, а напряженность магнитного поля – не более 25 а/м.

При этом следует учитывать, что поскольку наибольшее воздействие электромагнитное поле дисплея оказывает на расстоянии 30 см от экрана, глаза операторов должны быть удалены на расстояние вытянутой руки (не ближе 60 – 70 см). Кроме того, желательно при работе использовать сертифицированный защитный приэкранный фильтр с обязательным его заземлением, специальные спектральные очки, специальные налобные повязки и защитные халаты из металлизированных тканей.

Ионизирующими называют излучения, которые при взаимодействии с веществом образуют в нем ионы (заряженные молекулы и атомы). К таким излучениям относят корпускулярные излучения (альфа излучение – поток ядер гелия, бета излучение - поток электронов, нейтронное излучение – поток нейтронов) и электромагнитное излучение с очень малой длиной волны (рентгеновское и гамма излучение).

Различают ионизирующую и проникающую способности таких излучений. Ионизирующая способность характеризуется количеством пар ионов, образовавшихся на пути движения излучения. Проникающая способность оценивается длиной пробега его частиц в воздухе, или длиной пути в тканях организма. Так, для альфа излучения характерна очень большая ионизирующая способность ( в воздухе образует 30 000 пар ионов /см) и незначительная проникающая способность (длина пробега в воздухе 7 – 9 см). Бета излучение обладает меньшей ионизирующей способностью (50 – 70 пар ионов/см) и большей проникающей способностью, зависящей от плотности среды ( в воздухе длина пробега около 20 м). Гамма излучение (поток гамма – квантов) в десятки раз менее интенсивно ионизируют среду, чем бета излучение, однако обладает в сотни раз большей проникающей способностью и в десятки тысяч раз большей, чем альфа излучение. Рентгеновское излучение по интенсивности ионизации окружающей среды несколько уступает бета излучению, однако, проникающая способность его выше, чем у гамма излучения (Л.45).

Для энергетической характеристики веществ введено понятие активность вещества А, оцениваемая количеством актов распада ядер dN в единицу времени, т.е. A = dN / dt.

Единицами активности являются: Беккерель (Бк= 1 распад/с) и Кюри (Ku = 3,7 10¹⁰ распад/с).

Воздействие ионизирующих излучений оценивают в дозах (доза – часть энергии, переданная излучением веществу и поглощенная им). Для энергетической характеристики рентгеновского и гамма излучений введено понятие экспозиционной дозы (ЭД), оцениваемой по ионизации сухого атмосферного воздуха. Единицей ЭД является кулон/килограмм (Кл/кг), т.е. это такая доза, при которой излучение создает в 1 кг воздуха сумму электрических зарядов ионов одного знака, равную 1 кулону. В практике для оценки экспозиционной дозы используют внесистемную единицу – рентген, это такя доза, при которой в 1 куб.см. сухого воздуха образуется 2,083 млр. пар ионов(1 Кл/кг= 3876 Р).

Поражающее действие любого ионизирующего излучения оценивают по величине поглощенной дозы (ПД), определяемой отношением средней энергии, переданной веществу излучением, к массе вещества элементарного объема, т.е. ПД = Дж /кг. В системе СИ эта величина называется 1 Грей, в практике используют величину на два порядка меньшую 1 Рад = 0,01 Гр.

Международная комиссия по радиационной защите ввела понятие эквивалентной дозы ЭквД(эквивалент поглощенной дозы) – это поглощенная доза, в которой учтена разница эффективностей биологического воздействия конкретного вида излучения и гамма излучения. Учет разницы воздействий производится введением коэффициента качества (Кк) излучения, который показывает во сколько раз данный вид излучения эффективней по биологическому воздействию чем гамма излучение, т.е. Экв.Д = ПД Кк , (Кк = 1 – 20).

Введено также понятие эффективная доза, полученная за определенное время после поступления радионуклидов в организм. Эта доза позволяет оценить риск отдаленных последствий облучения отдельных органов и тканей организма с учетом их разной радиочувствительности и всего организма в целом.

В системе СИ эквивалентные и эффективные дозы измеряют в Зивертах ( 1Зв =100 Бэр, Бэр – биологический эквивалент рентгена).

Изменение дозы за малый промежуток времени, отнесенное к этому отрезку времени дает представление о мощности дозы Р (уровне радиации), т.е. Р = dD / dt , мощность дозы измеряют в Р/ч, мР/ч, Р/с, мР/с.

Источниками ионизирующих излучений могут быть природные радиоактивные вещества и их изотопы, широко применяемые в технике, в сельском хозяйстве , в научных исследованиях, а также различные приборы и оборудование, используемые для автоматизации производственных процессов

(датчики автоматической пожарной сигнализации, датчики плотности почв, толщины металлических деталей), в медицине ( при лечении злокачественных опухолей) и других областях жизнедеятельности человека. Среди естественных радиоактивных элементов, широко распространенных в природе, наибольшую опасность представляет радон – газ, без запаха и вкуса с периодом полураспада 3,825 суток (Rn²²²), выходящий на поверхность из ураносодержащих руд вместе с другими короткоживущими изотопами и продуктами радиоактивного распада. В нормальных условиях он содержится в воздухе и в воде в определенном динамическом равновесии, являясь одним из наиболее существенных составляющих, определяющих естественный радтоактивный фон Земли. При уменьшении концентрации радона в воздухе, он может выделяться из воды, причем это выделение идет интенсивнее, если вода взбалтывается и быстро перемещается. Радиактивность радона в 154000 раз больше чем у радия. Радон особенно опасен при попадании внутрь организма (в легкие).

Радиоактивные (ионизирующие) излучения, воздействующие на биологические ткани (ионизируя их), вызывают изменения структуры молекул, разрушения межмолекулярных связей и гибель клеток. При этом химические реакции развиваются с большой интенсивностью, вовлекая в процесс сотни и тысячи молекул, не подвергшихся излучению. Эффекты воздействия такого излучения могут проявляться очень быстро (несколько секунд), и с определенной длительностью во времени (часы, дни, годы). В человеческом организме воздействия ионизирующих излучений ведут к нарушениям обменных процессов, функций кроветворения, в работе желез внутренней секреции, замедляется или прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму.

Клиническая медицина, относя результаты воздействий таких излучений к болезням, выделяет две группы эффектов:

- детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевая катаракта, лучевой ожог, лучевое бесплодие и др.);

- вероятностные (стохастические) беспороговые эффекты (лейкозы, злокачественные опухоли, наследственные болезни).

Эти воздействия излучений вызывают два вида повреждений в организме человека: соматические и генетические.

Соматические повреждения зависят в основном от величины эквивалентной дозы, от того, получена ли она всем организмом или его отдельными органами и насколько существенно значение этих органов в общей жизнедеятельности организма. Как уже указывалось, наиболее опасно общее облучение организма, его кроветворных органов (костного мозга), половых органов. Облучение кожного покрова и костей скелета менее опасно при одной и той же дозе. При указанных условиях степень повреждений зависит также и от длительности облучения (однократное или многократное). При малых дозах облучения, но многократно повторяемых, повреждения будут менее значительны, чем при однократном облучении (дозой, равной суммарной дозе многократных облучений). Объясняется это работой восстановительных и защитных механизмов организма человека.

Генетические повреждения могут выражаться в снижении способности к деторождению, преждевременной старости, а у потомков – в ухудшении физического и умственного состояния, они не имеют порога и увеличиваются пропорционально полученной дозе облучения.

Допустимые уровни ионизирующего облучения и принципы радиационной безопасности регламентируются «Нормами радиационной безопасности» НРБ –99, «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» СП 2.6.758 – 99.

Основные пределы доз облучения, установленные нормативами, не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы от радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Эффективная доза облучения для персонала предприятий, в которых используются радиоактивные вещества (или их изотопы) за период трудовой деятельности (50 лет) не должна превышать 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 70 мЗв.

Эффективная доза облучения природными источниками излучений всех работников любых предприятий в производственных условиях не должна превышать 5 мЗв в год.

Для защиты от воздействий ионизирующих излучений необходим регулярный дозиметрический контроль в производствах, связанных с применением радиоактивных веществ и проведение мероприятий, исключающих необоснованное облучение работников и способствующих снижению дозы облучения до предельно допустимого уровня. При этом каждому оператору, работающему с радиоактивными веществами, выдается индивидуальный дозиметр для контроля полученной дозы гамма излучения.

Помещения, где проводятся работы с подобными веществами, должны быть изолированы от прочих помещений и оснащены приточно-вытяжной вентиляцией с кратностью воздухообмена не менее 5. Для таких помещений обязательна ежедневная влажная уборка с тем, чтобы исключить накопления радиоактивной пыли. Обязательно использование средств индивидуальной защиты - спецодежды ( халаты, комбинезоны, полукомбинезоны, шапочки, изготовленные из хлопчатобумажной ткани, пленочная одежда – нарукавники, брюки, халаты, изготовленные из пластических материалов), для защиты рук - просвинцованные резиновые перчатки, спецобуви, при необходимости – пневмокостюмы (скафандры), очки со стеклами, содержащими специальные добавки (свинец, фосфат вольфрама и др.), щитки из органического стекла (для защиты глаз при работе с альфа и бета излучениями).

Если в атмосфере производственных помещений производятся работы с радиоактивными аэрозолями, то для защиты органов дыхания используют респираторы и противогазы.

Приборы дозиметрического контроля работают на ионизационном принципе измерения (рис. 6), в соответствии с которым в изолированном объеме

под действием ионизирующих излучений возникает ионизация газа (т.е.образуются положительные и отрицательные ионы). Эти электрические заряды в зоне действия электродов 1 изменяют проводимость электрической цепи, а следовательно и величину тока, измеряемую электрическим прибором 3, проградуированным в единицах радиоактивного излучения. Наиболее широкое распространение для ведения дозиметрического контроля получил прибор - измеритель мощности дозы (уровня радиации) ДП – 5В (рис.7 ), комплекты индивидуальных дозиметров ИД-1 и сцинтилляционный поисковый радиометр СРП-68-01 (рис.8).

Для ведения дозиметрического контроля кроме индивидуальных дозиметров (отечественные ДРГЗ – 04, ДСК – 04 ) применяются бытовые дозиметры (дозиметр – радиометр АНРИ – 01 «Сосна» и бытовой дозиметр «Мастер-1».

Рис. 6. Схема, поясняющая принцип работы дозиметрического прибора

1 – электроды; 2- сопротивление нагрузки; 3 – измерительный прибор;

4,5 – источник и блок питания.

Рис. 7. Общий вид дозиметрического прибора ДП-5В.

Рис.8. Поисковый дозиметр типа СРП-68-01.