- •Предисловие
- •Глава 1. Концепция инженерной экологии
- •Глава 2. Антропогенное воздействие на атмосферу
- •2.1. Структура и состав атмосферы
- •2.2. Классификация загрязнителей атмосферы
- •2.3. Источники загрязнения атмосферы
- •2.4. Последствия загрязнения атмосферы
- •2.5. Управление качеством атмосферного воздуха
- •2.11. Ограничение выбросов
- •Литература
- •Глава 3. Антропогенное воздействие на гидросферу
- •3.2. Самоочищение в гидросфере
- •3.3. Основные источники загрязнения гидросферы
- •3.4. Оценка качества водной среды
- •Литература
- •Глава 4. Антропогенное воздействие на литосферу
- •4.2. Нормирование загрязняющих веществ в почве
- •4.5. Рекультивация земель
- •Литература
- •Глава 5. Шум (звук) и вибрации в окружающей среде
- •5.1. Основные понятия
- •5.4. Методы оценки и измерения шумового загрязнения
- •5.5. Источники шума и их шумовые характеристики
- •5.8. Причины и источники вибрации
- •5.9. Нормирование шума
- •Литература
- •6.1. Электрический ток и человек
- •6.2. Природное и статическое электричество. Защита от его воздействия
- •7.3. Электромагнитные поля ВЧ- и СВЧ-диапазонов
- •7.4. Защитные средства
- •Литература
- •8.2. Краткая характеристика различных типов лазеров
- •8.3. Применение лазеров
- •8.4. Действие лазерного излучения на организм человека
- •8.7. Нормирование лазерного излучения
- •8.9. Средства контроля уровня лазерного излучения
- •8.11.Лазеры в химическом анализе
- •Литература
- •9.1. Общие сведения об ионизирующих излучениях
- •9.2. Строение и свойства атомов
- •9.3. Радиоактивность
- •9.4. Дозиметрические величины и их единицы
- •9.5. Фоновое облучение человека
- •9.6. Радиационные эффекты облучения людей
- •9.7. Нормирование радиационного облучения
- •9.8. Методы и средства контроля радиационной обстановки
- •9.10. Защита населения от ионизирующих излучений
- •Литература
- •Глава 10. Горение и взрыв в окружающей среде
- •10.2. Критерии крупных пожаров и их последствий
- •10.6. Классы взрывоопасных зон в соответствии с ПУЭ
- •10.7. Установление категорий пожароопасных помещений
- •10.8. Средства и способы огнетушения
- •Литература
- •11.2. Мониторинг гидросферы
- •11.3. Мониторинг урбанизированных территорий
- •Глава 12. Система экологического мониторинга
- •Глава 13. Информационное обеспечение систем экологического мониторинга
- •13.2. Особенности организации данных в ГИС
- •13.3. Основные функциональные возможности ГИС
- •Литература
- •Глава 14. Экологическая экспертиза, аудит
- •14.3. Оценка воздействия на окружающую среду
- •14.4. Экологический аудит
- •Литература
- •Глава 15. Место сертификации в инженерной экологии
- •15.1. Цели и задачи сертификации
- •15.3. Экологическая сертификация
- •Литература
- •Глава 16. Анализ риска
- •16.4. Классические критерии принятия решений
- •16.5. Производные критерии принятия решений
- •16.8. Пример построения дерева отказов
- •16.9. Количественные аспекты анализа систем
- •Литература
- •Глава 17. Технические средства и методы защиты атмосферы
- •Классификация пылеулавливающего оборудования
- •17.4. Особенности применения мокрых пылеуловителей
- •17.6. Термическая нейтрализация вредных примесей
- •17.7. Биохимические методы
- •Литература
- •Глава 18. Защита водных объектов от загрязнений
- •18.1. Способы очистки нефтесодержащих стоков
- •18.2. Обработка сточных вод озоном
- •18.3. Биохимическая очистка сточных вод
- •Литература
- •Приложение
- •19.1. Накопление отходов производства и потребления
- •19.2. Классификация отходов
- •Литература
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
264 Час т ь I Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе
•повышенная температура поверхностей оборудования и ин
фракрасная радиация;
•повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте, воз
никающие при работе лазерной установки;
•повышенные пожара- и взрывоопасность, обусловленные воз
можностью попадания лазерного луча на горючие материалы.
Все перечисленные побочные факторы наиболее сильно про
являются при работе лазерных установок /V класса, но могут встречаться и при работе установок 1/1 класса.
8. 7. Нормирование лазерного излучения
Основным документом, устанавливающим предельно допусти
мые уровни (ПДУ) лазерного излучения, являются <<Санитарные
нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров•> [ 1]. В соот
ветствии с этим документом для определения предельно допустимых
уровней воздействия используются -следующие параметры излуче
ния.
Для импульсного или кратковременного воздействия, когда
суммарный биологический эффект определяется в основном общей энергией излучения, нормируется энергетическая экспозиция Н,
Дж/м2,- плотность потока энергии излучения.
При кратковременном облучении глаз видимым светом норми руется энергия лазерного излучения W, Дж, приходяшаяся на
апертуру (площадку) диаметром 7 мм (зрачок глаза).
При длительном облучении, когда организм адаптируется к дей
ствию лазерного излучения, нормируется облученность Е, Вт/ м2,
т.е. плотность потока мощности излучения.
При длительном облучении глаз видимым светом нормиру ется мощность лазерного излучен ия Р, Вт, приходящаяся на апер туру диаметром 7 мм.
В ультрафиолетовом диапазоне волн при однократном воздейст вии в широком диапазоне длительностей облучения 1о-9.. 1Q4 с ПДУ
энергетической экспозиции Н определяются из табл. 8.1
Таблица 8 1
Спектральный интервал Л, нм |
|
НпдУ, Дж/м2 |
|
180 |
302,5 |
25 |
|
302,5 |
315 |
0,8 . 10 О 2 (Л- 295) |
|
315 |
380 |
8 |
103 |
Г л а в а 8 Лазерная техника в инженерной экологии |
265 |
При очень коротких воздействиях длительностью менее ~ о-9 с
для диапазона волн 180... 380 нм НпдУ• Дж/ м2, определяется выра
жением
Нпду= 2,5 · 107 t 213,
где t - длительность воздействия, с.
В диапазоне видимого и ближнего и/i(рракрасного излучения
(длина волны от 380 нм до 1400 нм) нормЬr ПДУ устанавливаются
различными для глаз и для кожи. При однократном воздействии на
глаза коллимираванного лазерного излучения при длительности об
лучения менее 1 с нормируется энергия излучения W, Дж, попадаю щая в глаза. Значения WпдУ могут быть определены из графика на
рис. 8 2. При длительности облучения более 1 с нормируется мощ ность излучения Р, Вт, попадающая в глаза. Значения РпдУ опреде
ляются из графика на рис. 8.3.
Для неколлимированного, т.е. расходящегося широким пучком,
излучения WпдУ (или Рпду) увеличивается в В раз, значения коэф
фициента В определяются из табл. 8.2, где а - видимый размер
источника излучения. Если а < апред, то В принимается равным 1.
В инфракрасном диапазоне (для глаз и кожи) и видимом (для
кожи) при длительности воздействия менее 1... 3 с нормируется
энергетическая экспозиция Н, Дж/ м2, а при большей длите·льности
-3
10 г--т--.---.--.---,--,---г--т--.---,--,--,
10 5
1Q б
7
10
10
10 |
-9 |
-8 |
-7 |
10 |
-6 |
5 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
Длительность облучения t, с
Рис. 8 2 Предельно допустимые уровни энергии при однократном воздействии
Hq глаза коллимираванного лазерного излучения
266 Час т ь I. Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и nрироде
10-3
РпдУ•
Вт
104 ~~=-~~~=-+-~~~------4-----~
10-s 1------~----........ст-"""',..---t""""-=:---+
--'--'-....;.;..;..
-7
10
10
Длительность облучения t, с
Рис. 8.3. Предельно доnустимые уровни мощности nри однократном воздействии
на глаза коллимираванного лазерного изучения
воздействия - облученность (плотность потока мощности излуче ния) Е, Вт/ м2. Значения предельно допустимых уровней облучения
НпдУ и Епду для указанного диапазона приведены в табл. 8.3.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.2 |
|
Длительность облучения, с |
|
в |
|
апоед, рад |
||||
Менее 1о-9 и более 1 |
|
103 а2 + 1 |
|
I0-2 |
|
|||
1о-9.1О-7и 10-2... 1 |
|
2,8 |
103 а2 + 1 |
5 lо-з |
|
|||
1о-7... 1o-s и ю-4.. .1 о-2 |
8,2 |
IОЗ а2 + 1 |
3,5 ю-з |
|
||||
Jo-s... I0-4 |
|
|
2,5 |
1О4а2 + 1 |
2 1о-з |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.3 |
|
Диаnазон длин |
Длительность |
Нормы ПДУ Н, Дж/м2, |
||||||
волн, |
мкм |
облучения t, с |
|
или Е, Вт/м2 |
|
|||
0,38...0,5 |
и |
2,5 100 |
10-10..O.I; о,1 . 1, 1 .. 10о |
н= 2,5 |
IОЗ\Гt, Н= 5 |
103\Гt |
||
|
|
|
Более 100 |
|
|
Е=5 103j,Гt, Е= 5 |
102 |
|
0,5 .0,9 |
и 1,8 .. 2,5 |
Ю-:10 .3; 3... 100 |
|
Н=7 103\Гt; н= 5 |
103\Гt |
|||
|
|
|
Более 100 |
|
|
Е=5 J02 |
|
|
0,9... 1,8 |
|
|
I0- 10.. 1; 1.. 100 |
|
н= 2 |
104 '-Гt |
|
|
|
|
|
Более 100 |
|
|
Е=2 |
104 '-ГtТ; Е= 5 |
J02 |
Для лазерного излучения в виде серии .импульсов методика рас
чета ПДУ несколько усложняется. Рассмотрим сначала ПДУ воз
действия на глаза лазерного излучения в видимом и ближнем ин-
Г л а в а 8. Лазерная техника в инженерной экологии |
267 |
фракрасном диапазонах волн (0,38 мкм < Л < 1,4 мкм). Если период
повторения импульсов Т не превышает 200 с, а длительность одного
импульса Ти меньше 0,25 с, то предельно допустимое значение энер гии серии импульсов WпдУ определяется как наименьшее из двух
значений:
W1 = WпдУ (t) и W = Wпду (Ти) (N / ~)2 |
13, |
(8.1) |
2 |
|
|
где WпдУ (t) - ПДУ для однократного воздействия с длительнос тью, равной длительности серии импульсов (см. рис. 8.2); WпдУ (Ти)- ПДУ для импульса длительностью Ти; N - число импульсов
всерии; ~ - отношение максимальной энергии импульса в серии
ксредней энергии импульса:
~ = W (Tи)maJW (Ти)ср· |
(8.2) |
В тех случаях, когда ~ неизвестно, полагают ~ = l.
Если длительность серии импульсов t преВ!>IШает 1 с, нормиру
ется предельно допустимая средняя мощность как наименьшее из
двух значений:
Р1 = РпдУ (t) и Р2 = W2 / t,
где РпдУ (t) - предельно допустимая мощность излучения длитель
ностью t, ОПределяемая ИЗ рис. 8.2; W2 опредеЛЯеТСЯ ВЫражением
(8.1).
Если период повторения импульсов больше 200 с, то воздействие
импульсов считается независимым и нормируется значение энергии
импульса, имеющего максимальную амплитуду.
При воздействии серии импульсов на глаза в ультрафиолето
вом. и инфракрасном. диапазонах и на кожу - во всех диапазонах
волн ПДУ определяется аналогичным образом.
Если длительность одного импульса менее l О с, а период повто
рения импульсов менее 10 мин, то предельно допустимая суммарная энергетическая экспозиция НпдУ для серии импульсов определяется
как наименьшее из двух значений:
Н1 = Нпду (t) и Н2 = НпдУ (Ти) (N /~)1 12, |
(8.3) |
где Нпду(t)- предельно допустимое значение энергетической экс
позиции для однократного облучения длительностью t; НпдУ (Ти) -
предельно допустимое значение энергетической экспозиции для им
пульса длительностью Ти; t - длительность серии импульсов; ~ -
коэффициент, определяемый соотношением (8.2).
Если длительность серии импульсов превышает 1 с, то нормиру
ется значение облученности ЕпдУ• определяемое как наименьшее из
268 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и nрироде
двух значений: Е1 = ЕпдУ (t) и Е2 = Н2/ t. Если период следования
импульсов в серии превышает 10 мин, то воздействие импульсов счи
тается независимым и нормируется значение энергетической экспо
зиции Нпду для импульса, имеющего максимальную амплитуду.
При хроническом (повторяющемся изо дня в день) воздействии
лазерного излучения все значения ПДУ уменьшаются в 10 раз для
ультрафиолетового излучения и в 5 раз для видимого и инфракрас
ного диапазонов волн.
8.8. Расчет плотности энергии лазерного излучения
конкретных установок
Для оценки степени опасности конкретной лазерной установки
необходимо плотность потока энергии (или мощности) данной уста
новки сравнить с ПДУ. В тех случаях, когда параметры лазера из вестны, это может быть сделано расчетным путем. Наиболее просто
рассчитать плотность потока энергии (энергетическую экспозицию)
для прямого лазерного луча: достаточно энергию излучения лазера
разделить на площадь сечения луча. В случае зеркального отраже
ния коллимираванный характер луча сохраняется, но энергетичес кая экспозиция уменьшается пропорционально коэффициенту отра
жения.
При диффузном отражении лазерного излучения плотность по
тока энергии может быть вычислена по формуле
н= pW cos е |
(S.4) |
nlz2 ,
Лазер
Рис. 8.4. Падение лазерного луча на диффузно отражающую nоверхность
(Р- точка наблюдения)