Мищенко О.А

211

ка, взаимодействуют с ними, оказывая следующие виды воздействий:

–ионизацию молекул (за счет высоких энергий, высвобождающихся при взаимодействиях элементарных частиц);

–физико-химические изменения, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно радиационно-способные, как «свободные радикалы»;

–химические изменения, которые могут вызвать модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки;

–биологические эффекты, выражающиеся в гибели клеток, изменениях в них: генетических или приводящих к онкологическим заболеваниям.

Интенсивность изменений в биологических тканях под воздействием ИИ (степень воздействия) определяют факторы мощность источника излучения, вид излучения, время воздействия, индивидуальные особенности организма.

Кроме того, различные ткани организма имеют разную радиочувствительность, т. е. взаимодействуют с излучением с разной интенсивностью. Радиочувствительность органов и тканей учитывают коэффициентами радиационного риска Кр (табл. 5.4) [3].

В организме человека ионизирующие воздействия вызывают цепочку обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом воздействия являются процесс ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях.

Таблица 5.4

Коэффициенты радиационного риска Кр

Важную роль в формировании биологических эффектов играют сво-

+ –

бодные радикалы Ни ОН , которые образуются в результате радиолиза воды (в организме человека содержится до70 % воды). Обладая высокой активностью, они вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других элементов биологической ткани, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме. В процесс вовлекаются сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению жизнедеятельности отдельных функций органов и

212

систем организма. Под влиянием ионизирующих излучений в организме происходит нарушение функции кроветворных органов, увеличение проницаемости и хрупкости сосудов, расстройство желудочно-кишечного тракта, снижение сопротивляемости организма, его истощение, перерождение нормальных клеток в злокачественные и др. Эффекты развиваются в течение разных промежутков времени: от долей секунд до многих часов, дней, лет.

Радиационные эффекты принято делить на две группы:

–соматические (проявляются в форме острой и хронической лучевой болезни, локальных лучевых повреждений, например ожогов, а также

ввиде отдельных реакций организма, таких как лейкоз, злокачественные опухоли, раннее старение организма);

–генетические (могут проявиться в последующих поколениях). Острые поражения развиваются при однократном равномерном

быстро нормализуются. В интервале 0,5-1,5 Гр возникает чувство усталости, менее чем у 10 % облученных может наблюдаться рвота, умеренные изменения в крови. При дозе 1,5-2,0 Гр наблюдается легкая форма острой лучевой болезни, которая проявляется продолжительным снижением числа лимфоцитов в крови (лимфопенией), возможна рвота в первые сутки после облучения. Смертельные исходы не регистрируются.

Процесс поглощения веществом энергии под действием ионизирующего излучения называется облучением. Реакцию человека на облучение называют

лучевой болезнью.

Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе2,5-4,0 Гр. Почти у всех в первые сутки наблюдается тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, появляются подкожные кровоизлияния, в 20 % случаев возможен смертельный исход, смерть наступает через 2-6 недель после облучения. При дозе 4,0-6,0 Гр развивается тяжелая форма лучевой болезни, приводящая в 60 % случаев к смерти в течение первого месяца. При дозах, превышающих 6,0-9,0 Гр, почти в 100 % случаев крайне тяжелая форма лучевой болезни заканчивается смертью из-за кровоизлияния или инфекционных заболеваний. При 100 Гр смерть наступает

через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы.

Приведенные данные относятся к случаям, когда отсутствует лечение. В настоящее время имеется ряд противолучевых средств, которые при комплексном лечении позволяют исключить летальный исход при дозах около 10 Гр.

Хроническая лучевая болезнь может развиться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму. Наиболее характерными признаками хронической

213

формы являются изменения в крови, нарушения со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, повреждения хрусталика глаза, снижение иммунитета организма. Степень воздействия радиации зависит от того, является облучение внешним или внутренним (при попадании радиоактивного изотопа внутрь организма). Внутреннее облучение возможно при вдыхании, заглатывании изотопов и проникновении их в организм человека через кожу. Некоторые вещества поглощаются и накапливаются в конкретных органах, что приводит к высоким локальным дозам радиации. Например, изотопы кальция, радия, стронция накапливаются в костях, изотопы йода вызывают повреждение щитовидной железы, изотопы редкоземельных металлов – преимущественно опухоли печени. Равномерно распределяются изотопы цезия, рубидия, вызывая угнетение кроветворения, повреждения семенников, опухоли мягких тканей. При внутреннем облучении наиболее опасны альфа-излучающие изотопы полония и плутония.

Для оценки реального воздействия излучений на человека используют показатель эквивалентной дозы, в котором вид излучения учитывается коэффициентом качества Кк (табл. 5.5) [3].

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты Кк и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Естественный фон – мощность дозы ионизирующих излучений для данной местности, создаваемая космическим излучением и естественными радиоактивными веществами, содержащимися в почве, строительных материалах и живых объектах. На земной поверхности мощность дозы, создаваемая интенсивным фоном, изменяется в пределах от 3 до 25 мкР/ч, а в отдельных местах и более. При расчетах естественный фон принимается равным 10 мкР/ч.

Предельно допустимая доза(ПДД) внешнего g-излучения должна быть не более 100 мбэр в неделю и не более 5 бэр в год.

Для лиц, работающих в смежных помещениях, ПДД уменьшается в 10 раз, по сравнению с профессиональным облучением.

Население, проживающее вблизи предприятия, не должно получать

214

дозу внешнего облучения более 1 бэр в год или 0,05 мбэр в неделю.

Нормирование ионизирующего излучения

Гигиеническая регламентация ионизирующего излучения осуществляется Нормами радиационной безопасности (НРБ – 99/2009) [15].

Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливаются для следующих категорий облучаемых лиц:

–персонал – лица, работающие с техногенными источниками(категория А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (категория Б);

–все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий в их производственной деятельности.

Для категорий облучаемых лиц устанавливаюттри класса норма-

тивов:

1 – основные пределы доз;

2 – допустимые уровни многофакторного воздействия(для одного радионуклида или одного вида внешнего облучения), являющиеся произ-

водными от основных пределов доз: пределы годового поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности(ДОА), допустимые среднегодовые удельные активности (ДУА) и др.;

3 – контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности по-

токов и др.). Их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.

Основные пределы доз не включают в себя дозы от природных и медицинских источников ионизирующего излучения, а также дозу вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения. Основные пределы доз и допустимые уровни -из меряются в миллизивертах в год (мЗв/год).

Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) – 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) – 70 мЗв, внесистемная единица – бэр, 1 Зв = 100 бэр). Началом периодов считается 1 января 2000 г.

Коллективная защита от внешнего облучения под воздействием ионизирующих излучений осуществляется на основе следующих принци-

пов [3, 10]:

·Использование для работы источников с минимально возможным выходом ионизирующих излучений – защита количеством.

·Проведение работ, связанных с облучением, в течение минималь-

ного времени – защита временем.

·Обеспечение во время работ с источниками ИИ максимального расстояния от источника до человека – защита расстоянием.

·Уменьшение интенсивности излучений с помощью экранирования

–защита экранами:

215

от α-излучения – лист бумаги; от β-излучения – плексиглас, тонкий слой алюминия, стекло;

от γ-излучения – тяжелые металлы (вольфрам, свинец, сталь, чугун и

пр.);

от нейтронов — вода, полиэтилен, другие полимеры.

Индивидуальные защитные средства должны обеспечивать -ис ключение непосредственного контакта с излучающими объектами, а также попадание их внутрь организма при дыхании. Кроме того, важное значение имеет соблюдение правил личной гигиены [3].

Индивидуальные средства защиты: халаты, тапочки и ботинки.

Для защиты глаз от a-излучений используют очки из обычных стекол, от жесткого b-излучения – силикатный плексиглас толщиной 2,2–2,5 мм, от g-излучений – свинцовые стекла и стекла с фосфатом вольфрама.

Защиту органов дыхания от радиоактивной пыли и эманаций -осу ществляют путем применения специальных респираторов и противогазов. Для защиты рук применяют резиновые медицинские перчатки или перчатки из просвинцованной резины с гибкими нарукавниками. Ремонтные и другие работы в условиях высокой радиоактивности выполняют в защитных пневматических костюмах (ЛГ-4 и ЛГ-5) из пластических материалов с автономным обеспечением свежим воздухом, подаваемым под костюм или шлем (ЛИЗ-4 и ЛИЗ-5). В качестве спецобуви применяют ботинки из искусственной кожи или лавсановой ткани, формованные сапоги и обувь из специальной резины. Все индивидуальные средства защиты должны легко очищаться от радиоактивных веществ(РАВ) и быть стойкими к воздействию кислот.

Защита расстоянием. Для обеспечения радиационной безопасности помещения для работы с открытыми источниками радиоактивных излучений ограждаются от других помещений санитарно-защитными зонами шириной 100–500 м. В них регулярно применяется дезактивация, которая предусматривает ежедневную влажную уборку помещения, смыв загрязнений с пола, стен, потолка, мебели, оборудования с помощью воды или пара с использованием механического(щетка), физического (испарение),

химического (ионообмен), биологического (фильтрация жидкости через активированный ил), вакуумного, ультразвукового и других способов очистки. В качестве моющих средств широко используются радиохимические дезактиваторы, мыло, синтетические моющие средства, 5 %-ные растворы азотной и уксусной кислот, двухфтористый аммоний и др.

Защита экранами. Для снижения уровня излучения до допустимых величин между источником излучения и защищаемым объектом(человеком) устанавливают экраны. Для выбора типа и материала экрана, его толщины используют данные по кратности ослабления излучений различных радионуклидов и энергий, представленные в виде таблиц или графических зависимостей. Выбор материала защитного экрана определяется

216

видом и энергией излучения. α-частицы, хотя и обладают высокой ионизирующей способностью, быстро теряют свою энергию. Поэтому для защиты от α-излучения достаточно 10 см слоя воздуха. При близком расположении от α-источника обычно применяют экраны из органического стекла. Однако распад α-нуклида может сопровождаться β- и γ-излучением. В этом случае должна устанавливаться защита от этих видов излучений.

Специальные экраны (переносные, настольные, стационарные) из-

готавливаются из блоков сурьмянистого свинца(плотностью 10,8 г/см3), из полых стальных плит с заполнением пространства в них свинцовой или чугунной дробью, металлической высечкой, песком, рудой, гравием и др.

Для защиты от a-излучений толщина экрана должна быть не меньше длины пробега a-частиц в данной среде. Так как a-частицы имеют небольшую длину пробега, для их поглощения достаточен слой воздуха в несколько сантиметров или слой вещества (стекло, фольга, плексиглас) в несколько миллиметров. Для b-излучений толщина экрана также должна быть всегда больше длины пробега b-частиц.

К основным организационным мерам защиты относится система эффективного дозиметрического контроля.

Для защиты от β-излучения рекомендуется использовать материалы с малой атомной массой (алюминий, плексиглас, карболит). Для комплексной защиты от β- и тормозного γ-излучения применяют комбинированные двух- и многослойные экраны, у которых со стороны источника излучения устанавливают экран из материала с малой атомной массой, а за ним – с большой массой (свинец, сталь и т. д.). Для защиты от γ-излучений применяют материалы с большой атомной массой и высокой плотностью(свинец, вольфрам), а также более дешевые материалы и сплавы(сталь, чугун). Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например свинцового стекла. Стационарные экраны выполняются из бетона и баритобетона.

Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородосодержащие материалы, т. е. имеющие в своей химической формуле атомы водорода. Обычно применяют воду, парафин, полиэтилен. Кроме того, нейтронное излучение хорошо поглощается бором, бериллием, кадмием, графитом. Поскольку нейтронное излучение сопровождается γ-излучением, необходимо применять многослойные экраны из различных материалов: свинец

– полиэтилен, сталь – вода и т. д.

Вопросы для самопроверки

1.Как классифицируются электромагнитные излучения.

2.Что относится к излучениям оптического диапазона.

3.Какие виды излучений относятся к корпускулярным.

4.Что представляет собой общее локализованное освещение.

5.Дайте характеристику видам естественного освещения.

6.Укажите факторы, учитываемые при нормировании освещения?

217

7.Что представляет собой коэффициент естественного освещения?

8.Назовите виды искусственного освещения.

9.Как подразделяется искусственное освещение по функциональному назначению?

10.Перечислите источники искусственного света.

11.Дайте характеристику галогеновым лампам накаливания.

12.Укажите основные недостатки люминесцентных ламп.

13.Перечислите типы и особенности конструкции люминесцентных ламп.

14.Какие лампы используют для освещения открытых пространств?

15.Что такое естественный фон земли?

16.Что такое радиоактивность?

17.Назовите меры защиты от радиоактивных излучений.

18.Какие виды излучений относятся к фотонным.

19.Что такое лучевая болезнь, ее признаки.

20.Как подразделяются радиационные эффекты.

21.Что такое поглощенная доза.

22.Какие электромагнитные волны являются наиболее опасными для человека?

23.Охарактеризуйте биологическое воздействие электромагнитных полей.

24.Назовите инженерно-технические средства и методы защиты от ЭМП.

25.Что такое защита экранами от ионизирующих излучений?

26.Как развивается хроническая лучевая болезнь?

27.Укажите, как подразделяются радиационные эффекты?

28.Укажите естественные источники ионизирующих излучений.

29.Как оценивается воздействие ультрафиолетового излучения на человека.

30.Что учитывается при нормировании параметров освещения.

Библиографические ссылки

1.Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана труда

:учеб. пособие / П. П. Кукин [и др]. – М. : Высш. шк., 2001. – 431 с.

2.ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочихме стах. М. : Изд-во стандартов, 1989. – 12 с.

3.Ильин Л. А., Кириллов В. Ф., Коренков И. П. Радиационная гигиена : учеб. для вузов. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 384 с.

4.Инженерная экология : Учебник / Под ред. В. Т. Медведева. – М. : Гардарика, 2002. – 687 с.

5.Карташов А. Г. Введение в экологию : Учеб. пособие. – Томск : «Водолей», 1998.

–384 с.

6.Козлов В. Ф. Справочник по радиационной безопасности. – М. : Энергоатомиз-

дат, 1991. – 352 с.

7.Курбатов П. А., С. А. Аринчин. Численный расчет электромагнитных полей. –М. : Энергоатомиздат, 1984. – 152 с.

8.Защита от сверхвысокочастотных излучений : методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине«Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех форм обучения/ сост. О. А. Мищенко. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. иос ун-та, 2007. – 16 с.

9. Охрана окружающей среды: Учебн. для техн. спец. вузов / С. В. Белов, Ф. А. Барбинов, А. Ф. Козьяков [и др.] / Под ред. С. В. Белова. – М. : Высшая школа, 1991.

–319 с.

10.Панин В. Ф. Защита биосферы от энергетических воздействий. Конспект лек-

ций. – Томск : ТПУ, 2009. – 62 с.

219

Энергия виброакустических полей распространяется на расстояния в десятки раз большие, чем другие вредные факторы и воздействует на миллиарды людей на улице, работе и дома.

6.1. Влияние вибрации на организм человека

Вибрация – механические колебания материальных точек или тел, т. е. сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести материального тела или механической системы от положения равновесия, при котором происходит поочередное возрастание, и убывание значений хотя бы одной из координат во времени или периодическое изменении формы тела, которую оно имело в статическом состоянии.

Простейшим вибрационным движением является гармоническое синусоидальное колебание, основными параметрами которого является амплитуда (А) в метрах и частота перемещения( f ) в герцах. Синусоидальный закон

определяется формулой X = F sin(wt +j0 ) . Величина А, равная максимальному абсолютному значению Х, называется амплитудой колебания. Выражение (wt +j0 ) определяет значение Х в момент времени t и называется фазой колебания, где j0 – начальная фаза. Величина w называется циклической или

круговой частотой: w = 2p = 2p × f , где Т=1/f – период колебания, с.

T

Процесс распространения любого вида возмущения называют волнами, т. е. изменением состояния. Скорость перемещения возмущения в пространстве называется скоростью волны. При распространении механических волн материальные частицы среды совершают колебательные движения относительно некоторых положений, являющихся положением равновесия. Скорость колебательного движения материальных частиц среды называется колебательной скоростью или виброскоростью ( v , м·с-1),

определяемой по формуле v = wA = 2p × f × A . Виброускорение ( a , м·с-2), соответственно равно: a = w2 A = (2p × f )2 A.

Учитывая, что абсолютные значения виброскорости и виброускорения изменяются в очень широких пределах, в практике виброакустических

v0 – пороговое значение виброскорости, равное 5 ×10-8 м·с-1; a – среднее квадратическое значение виброускорения, м·с-2; a0 – пороговое значение

виброускорения, равное 10-6 м·с-2.

Действие вибрации на организм человекаопределяется уровнями

220

виброскорости и виброускорения, частотным спектром и физиологическими свойствами организма человека.

Местная вибрация малой интенсивности оказывает благоприятное воздействие на организм человека: может восстанавливать трофические изменения, улучшать функциональное состояние центральной нервной системы, ускорять заживление ран. Но с увеличением интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие к развитию профессиональной патологии – вибрационной болезни.

Вибрационная болезнь – профессиональное заболевание, вызванное длительным воздействием на организм вибрации, имеет три стадии (I –

начальная, II – умеренно-выраженная, III – выраженная). Формы вибраци-

онной болезни показаны на рис. 6.1 [6].

Форма виброболезни

Рис. 6.1. Формы вибрационной болезни

Тело человека представляет собой сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты колебаний – для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение «стоя») составляют 4-6 Гц, желудка – 8 Гц, головы относительно плеч (положение «сидя») – 25-30 Гц. Поэтому при совпадении частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний органов человека может возникнуть резонансное явление, приводящее к механическому повреждению некоторых органов. Частотный диапазон 60-90 Гц соответствует резонансу глазных яблок и вызывает расстройство зрительных восприятий. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц предельные ускорения, равные 10 мм/с2, являются неощутимыми, 40 мм/с2 – слабо ощутимыми, 400 мм/с2 – сильно ощутимыми, 1000 мм/с2 – вредными, а низкочастотные колебания с ускорением 4000 мм/с2 – непереносимыми.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, начинающиеся с концевых фаланг пальцев и распространяющиеся на всю кисть, предплечье, захватывая сосуды сердца, что вызывает ухудшение снабжения конечностей кровью. При этом наблюдается воздействие на нервные окончания, мышечные и костные ткани, снижается болевая и вибрационная, температурная и тактильная чувствительность кожи, происходит окостенение сухожилий мышц и отложение солей в суставах кистей рук и пальцев, что является причиной их деформации и уменьшения подвижности суставов, появления болей. При неблагоприятных условиях локальная вибрация может привести к развитию вибрационной болезни в течение несколько ме-