4.4. Фізико-хімічні забруднення

Поняття про фізико-хімічні забруднення. Фізичні харак- теристики випромінювань, їх склад. Загальна характеристика неіонізуючих випромінювань, їх біологічна дія. Лазерне випромі- нювання. Нормативи дії неіонізуючих електромагнітних випро- мінювань на людину та захист від них.Види радіоактивних ви- промінювань та розпадів елементів. Одиниці виміру. Джерела випромінювань, що іонізують, методи їх реєстрації. Дія радіоак- тивних випромінювань на організм людини, тварин, рослин. До- зові межі випромінювань і засоби захисту від них. Критичні групи органів і їхня чутливість до випромінювань. Способи захисту від радіогенетичних пошкоджень. Радіопротектори, їх види та дія.

До фізико-хімічних забруднень відносять електромагнітні (неіонізую- чі), радіоактивні (іонізуючі) випромінювання, що мають фізичну природу походження. Проте результат їх дії на об’єкти – живі, неживі виявляється на хімічному рівні організму невластивими йому хімічними реакціями, змінами що порушують природні процеси в ньому. Електромагнітні поля виникають при роботі радіо-, телепередавачів, радіолокаторів, при прохо- дженні електричного току по лініях електропередач (ЛЕП) промислового або побутового призначення. Джерела електромагнітних випромінювань характерні і для побутової, і для виробничої сфер. Випромінювання мо- жуть бути природного або антропогенного походження.

Але незалежно від походження всі випромінювання, при перевищен- ні граничного рівня, негативно впливають на живі організми, змінюючи насамперед біохімічні властивості і склад клітин, генетичний апарат. Найбільш розповсюджені неіонізуючі небезпечні джерела випроміню- вань – електричне, магнітне, електромагнітне, гравітаційне поля.

4.4.1. Дії полів різноманітного походження на людину

У сучасному виробництві або використовують поля у різних технологіях (наприклад інформаційні мережі – радіо, телебачен- ня), або вони виникають, як побічні ефекти (передача електричного струму, особливо великої напруги). Поле – форма існування мате- рії, яка часто може шкідливо впливати на здоров’я людини і тому потрібно знати основні його джерела та методи захисту.

З розвитком енергетики та електрифікації народного господар- ства, створенням єдиної енергетичної системи країни, розширенням мережі ЛЕП і збільшенням напруги в них до 1150 кВ, з’явилися тех- ногенні джерела, що перевищують природний фон. Вони становлять небезпеку для людини і потребують певних методів захисту. Тому обабіч ЛЕП встановлюють санітарно-захисні зони (СЗЗ), ширина яких залежить від напруги:

Напруга ЛЕП, кВ	Ширина СЗЗ, м
300	20
500	30
750	40
1150	55

На території СЗЗ для ЛЕП із напругою 750 кВ і вище забороня- ється проведення сільськогосподарських, інших робіт особами мо- лодше 18 років. Помічено, що в смузі потужних ЛЕП припиняється розвиток рослин – дерев, чагарників, біля таких ліній не зустріча- ються тварини.

При тривалому хронічному впливі електричного поля (ЕП) відзначаються суб’єктивні розлади у вигляді скарг невротичного характеру: почуття ваги і головний біль у скроневій і потиличній областях, погіршення пам’яті, підвищення стомлюваності, відчуття млявості, слабість, дратівливість, болі в області серця, розлади сну; пригноблений стан, апатія, своєрідна депресія з підвищеною чут- ливістю до яскравого світла, різких звуків і інших подразників, що з’являються наприкінці робочої зміни. Різноманітні розлади в стані здоров’я працюючих, обумовлені функціональними порушеннями в діяльності нервової і серцево–судинної систем астенічного характе- ру є одним із перших проявів фахової патології.

Існують гігієнічні нормативи на дію електричних полів і засоби захисту від них. Припустимі рівні напруженості електричних полів

встановлює ГОСТ 12.1.002–84 «Електричні поля промислової час- тоти. Припустимі рівні напруженості і вимоги до проведення контр- олю на робочих місцях». Стандарт визначає гранично допустимі рів- ні (ГДР) напруженості електричного поля (ЕП) частотою 50 Гц для персоналу, який обслуговує електроустановку – не більше 25 кВ/м.

Перебування в ЕП напруженістю більше 25 кВ/м без застосуван- ня засобів захисту не припустимо, але в ЕП напруженістю до 5 кВ/м включно припускається перебування протягом робочого дня. При на- пруженості ЕП більше 20 і до 25 кВ/м час знаходження персоналу не повинен перевищувати 10% часу робочої зміни. Всередині житлових приміщень – не більше 0,5 кВ/м, на селітебній території – не більше

1 кВ/м, в ненаселених територіях (незабудовані території, сільгоспу- гіддя) – не більше 15 кВ/м, на спецтериторіях – не більш 20 кВ/м. Ре- зультати досліджень вчених США показують, що рак мозку в 13 разів частіше трапляється у електриків, чим у людей інших професій.

Шкідливі високовольтні лінії електропередач (ЛЕП), для яких відповідно до СанПіН №2971–84 встановлені гранично допустимі рівні напруженості електричного поля. На ділянках перетину ЛЕП з автомобільними шляхами 1–4 категорій – не більше 10 кВ/м. Не- припустимо, щоб житлові будинки, навчально-виховні заклади зна- ходилися в таких зонах. Небезпечно будувати поблизу потужних ЛЕП металеві гаражі, хатинки, сараї для зберігання металевого інвентаря, бо можливо ураження людини наведеним електричним струмом.

Припустимий час перебування в ЕП напруженістю від 5 і до 20 кВ/м включно обчислюють за формулою: Т=(50/Е)–2, де: Т – при- пустимий час перебування в ЕП при відповідному рівні напруже- ності в годинах; Е – напруженість діючого ЕП у контрольованій зоні, В/м.

Розрахунок залежності припустимої напруженості (Е) від часу перебування в ЕП проводять за формулою: Е=50/(Т+2), де: Т – час перебування в ЕП, години. Припустимий час перебування в ЕП може бути реалізований одноразово або дрібно протягом робочого дня. В інший робочий час напруженість ЕП не повинна перевищу- вати 5 кВ/м.

До засобів захисту від ЕП на частоті 50 Гц віднесені: а) стаціо- нарні екрануючі пристрої – козирки, навіси, перегородки; б) пере- носні (пересувні) екрануючі засоби захисту – навіси, намети, пере- городки, щити, парасолі, екрани. До індивідуальних засобів захисту

відносять: захисний костюм – куртку і штани, комбінезони, що екра- нують, головні убори – металева або пластмасова каска для теплого часу року і шапка-вушанка з прокладкою з металізованої тканини для холодного періоду, спеціальне взуття, що має гумову електро- провідну підошву, або виконану цілком із електропровідної гуми.

Дуже небезпечне статичне електричне поле, яке часто виникає від тертя хімічно різнорідних речовин, особливо вибухо-, пожежоне- безпечних. Небезпека – від електричної іскри, яка викликає вибух, пожежу. Особливо це важливо у місцях розливу електризуючихся рідин – етилового ефіру, бензолу, бензину (на бензозаправках), ети- лового спирту. Ємкості в яких їх зберігають повинні бути обов’язково заземлені. Часто в такі рідини додають антистатики. При роботі в умовах, де виникають електричні поля люди-робітники повинні бути захищені. Всі частини стаціонарних, переносних, а також інди- відуальних засобів захисту повинні мати електричний контакт між собою і бути заземленими. Припустимий розмір захисного опору за- землення устроїв не більше 10 Ом.

Велике значення мають електромагнітні поля. Це форма матерії, що виникає біля заряджених часток, які рухаються. При відділенні від них вона може існувати самостійно у вигляді електромагнітних хвиль (польова форма матерії), для якої характерна певна довжина хвилі, частота. Основними параметрами електромагнітних коливань є: довжина хвилі, частота коливань (ν), швидкість поширення (V). В залежності від частоти коливань електромагнітніих полів виникають електромагнітні випромінювання (ЕМВ), які ділять на ряд діапазо- нів. Вся шкала електромагнітних хвиль при зменшенні довжини хви- лі, але збільшенні її частоти складається з діапазонів: електромагнітні хвилі або радіохвилі, інфрачервоні або теплові хвилі, видимий спектр, ультрафіолетове, рентгенівське випромінювання і гама-промені.

Енергію (Е), яку переносять електромагнітні хвилі визначає фор- мула: Е=hν, де: h – постійна Планка (h=6,625.10-34 Дж·сек), ν – часто- та коливань. Отже, чим вище частота ЕМВ, тим більше енергія і тим небезпечніше випромінювання. Тому особливо небезпечними ЕМВ будуть діапазони, починаючи з дуже високої частоти (ДВЧ). Енергія електромагнітних полів характеризується двома складовими – елек- тричною (Е, В/м) та магнітною (Н, Вт/м²). Одиниці виміру інтенсив- ності енергії ЕМП залежать від довжини хвилі. Енергія від кіломе- трових до метрових хвиль оцінюється напруженістю електричного

поля (Е), від дециметрових до міліметрових характеризує поверхнева густина потоку енергії (Н, Вт/м²=0,1мВт/см²=100мкВт/см² ).

Природне електромагнітне поле Землі також є джерелом енергії і поширюється у вигляді електромагнітних хвиль в діапазоні від 10 мГц до 10 гГц. Цей діапазон включає в себе інфрачервоне (ІЧ), ви- диме, ультрафіолетове (УФ), яке поділяють на два піддіапазони – м’яке (МУФ) та жорстке (ЖУФ), яке за властивостями близьке до рентгенівського та гама випромінювань – дуже небезпечне.

Генерують електромагнітні поля (ЕМП), або електромагнітні випромінювання (ЕМВ) радіолокатори, гостронаправлені антени кругового огляду, що призводить до значного збільшення інтенсив- ності ЕМП НВЧ-діапазона і створення на місцевості зони великої протяжності з високою щільністю потоку енергії. З-за цього біля та- ких об’єктів повинні існувати санітарно-захисні території, на яких сторонні особи не повинні перебувати.

Застосування в промисловості систем, пов’язаних із генеруван- ням, передачею і використанням енергії електромагнітних коливань супроводжується виникненням у навколишньому середовищі елек- тромагнітних полів. При підвищенні гранично допустимих рівнів (ГДР) впливу електромагнітного поля на людину формується елек- тромагнітне забруднення (параметричне) – електромагнітний смог, який може викликати захворювання.

Експерти ВООЗ (Всесвітня організація охорони здоров’я) оці- нюють сучасний ступінь електромагнітного забруднення навколиш- нього середовища як електромагнітний смог, який за шкідливістю, небезпечністю не поступається хімічними речовинами.

Тривалий вплив поля низької частоти (довгі, наддовгі хвилі) викликає функціональні порушення центральної нервової системи і серцево-судинної системи людини, а також деякі зміни у складі кро- ві, які особливо виражені при високій напруженості електричного поля. Опромінення електромагнітним полем великої інтенсивності може призвести до руйнівних змін у тканинах і органах. Важкі по- разки виникають тільки в аварійних випадках і зустрічаються вкрай рідко. На ранніх стадіях порушення в стані здоров’я носять зворот- ний характер.

Найбільш очевидним ефектом впливу мікрохвиль на організм є нагрівання органів і тканин, що пов’язано з перетворенням поглине- ної тканинами ДВЧ-енергії у теплову. Під впливом інтенсивних ви- соко- та дуже високочастотних полів у людей і тварин розвиваються

розлади практично всіх життєво важливих органів і систем організ- му, тому необхідно застосовувати засоби ефективного захисту.

У приміщеннях, де є джерела електромагнітного поля, особли- во високочастотного, можуть виникати вторинні випромінювання, навіть у сусідніх приміщеннях. Провідником енергії можуть стати електроосвітлювальна та телефонна мережа. Для запобігання роз- повсюдження енергії ЕМП треба застосувати електричні фільтри спеціальних конструкцій.

Електромагнітні поля, як і радіоактивні випромінювання, ор- ганами почуттів людини, крім світлових та теплових, не сприйма- ються. Небезпека для людини від електромагнітних випромінювань зростає в міру зменшення довжини хвилі, тобто збільшення частоти коливань. Найнебезпечне гама випромінювання. Це електромагніт- не (квантове) випромінювання з великою проникаючою спромож- ністю і малою спроможністю іонізації, з енергією 0,1–20 МеВ. Його джерелом є космічні об’єкти, деякі радіоактивні елементи, мінера- ли.

За останні 100 років технічна діяльність людини в розвитку електротехнологій, електроенергетики (електрифікований тран- спорт, радіозв'язок і телебачення, космічні системи радіоспостере- джень і глобальні інформаційні мережі) створила поля, які в багато разів перевищують природні. Так, перша дизель-генераторна елек- тростанція в Києві з'явилася тільки в 1907 році (6 дизель генерато- рів «Siemens» по 400 квт), а в даний час потужність усіх генераторів України складає близько 25 000 Мвт. В Україні експлуатуються лінії електропередач (ЛЕП) напругою від 110 до 750 кВ змінного струму і лінія-вставка 800 кВ постійного струму.

Першим спеціалістом, який звернув увагу на вивчення дії елек- тромагнітних хвиль на людину, був лікар П.І. Іжевський. Ще в 1900 році він захистив дисертацію на тему «Вплив електричних хвиль на організм людини», що сприяло розвитку методів та засобів безпеки при роботі з радіоапаратурою. Він першим застосував методи фізі- отерапевтичного лікування електромагнітними полями. Тепер, че- рез широке розповсюдження радіолокаторів та гостронаправлених антен кругового огляду, кількості теле-, радіопередавачів значно зросла інтенсивність ЕМВ зверхвисокочастотного діапазону і на великих площах територій утворилася підвищена щільність потоку енергії, відносно природного фону.

Зниження рівня ЕМВ від радіотехнічних об’єктів цивільної та військової авіації, метеорологічної служби в силу специфіки вико- нуваних задач практично неможливе, але потрібно застосовувати

ЕМП

різноманітні засоби захисту. Гранично допустимі рівні ЕМП (Р ),

_{які створюють телевізійні станції в діапазоні частот (ν) від 48 до}

ЕМП

1000 МГц визначає формула: Р

_=21ν0,37

Шкідливу дію ЕМВ враховує держстандарт ГОСТ 24375–80 та Державні санітарні норми і правила (№239) захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань. Поглинання енергії в різних діапазонах біологічним об’єктом залежить від його форми і розмірів, орієнтації в електромагнітному полі, від довжини хвилі, а також електричних властивостей тканин. Глибина проникнення коливань НВЧ у різноманітні тканини зменшується із збільшенням частоти, зменшенням довжини хвилі.

Опромінення електромагнітним полем великої інтенсивності може призвести до руйнівних змін в тканинах і органах. При інтенсивності

20 мкВт/см2 спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску, збільшення температури тіла, нервові розлади. При 6 мВт/см2 помічені зміни у статевих залозах, складі крові, умовно рефлекторній діяльності, клітинах печінки, корі головного мозку. При інтенсивності 1 Вт/см2 – втрата зору. Важкі поразки виникають тільки в аварійних випадках і зустрічаються вкрай рідко. На ранніх стадіях порушення в стані здоров’я носять зворотний характер.

Негативний вплив визначається поглинанням енергії молекула- ми води на частоті 1 гГц і складає 50% загальних втрат енергії мікро- хвиль, на частоті 10 гГц – 90 %, а на частоті 30 гГц – біля 98 %, що су- проводжується розігріванням – тепловим ефектом. Незвична теплова дія ДВЧ (дуже високочастотних) випромінювань була виявлена при їх впливі на око. Температура в його прозорих середовищах збільшу- валася значно швидше, чим у навколишніх тканинах. Пояснюється це насамперед тим, що в цьому органі майже немає судин, тому охоло- дження кров’ю неможливе. У зв’язку з цим може виникнути катарак- та кришталика, яка пов’язана з термокоагуляцією білків.

Незвичайність термічної дії мікрохвиль, із вираженими патологіч- ними змінами, виявлена і на сім’яниках чоловіків, що може сприяти статевій стерильності. Поразки сім’яників при ДВЧ-опромінюванні відзначалися при підвищенні в них температури до 35ОС, а при впли- ві інфрачервоних променів – підвищення температури до 42–43о С. НВЧ-поле викликає також поразку і яєчників у жінок. Під впливом

інтенсивних ДВЧ-полів у людей і тварин розвиваються розлади прак- тично всіх життєво-важливих органів і систем організму. Шкідливий вплив електричної складової (Е) ЕМП змінного струму промислової частоти на нервову систему, гіпофіз, наднирки, а випромінювань Для особистої безпеки треба застосувати один або всі разом універсальні методи захисту – часом, відстанню, речовиною – екранами. Останніми можуть бути окуляри типу ОРЗ–5, скло яких вкрито напівпровіднико- вим шаром оксиду олова, спеціальний костюм з металізованої тканини. Цим можна зменшити потужність дії поля не менше ніж у 1000 раз. Корисним є застосування попереджуючої сигналізації – світлової, зву- кової при зростанні, особливо аварійному, напруженості поля.

З перевищенням допустимих напруженості та щільності потоку енергії ЕМ-поля необхідно застосувати засоби і форми захисту пер- соналу: зменшення напруженості і щільності потоку енергії ЕМП шляхом використання узгоджених навантажень і поглиначів по- тужності; екранування робочого місця; віддалення робочого місця від джерела ЕМП; раціональне розміщення в робочому приміщенні устаткування, що випромінює енергію електромагнітного поля; за- стосування попереджуючої сигналізації та засобів індивідуального захисту; встановлення раціональних режимів роботи.

Лазерне випромінювання – це когерентне, електромагнітне випро- мінювання у видимому або невидимому УФ-діапазоні. Для нього ха- рактерна сумісність всіх коливань в одній фазі і тому воно монохрома- тичне, на відміну від звичайного – поліхроматичного світла. Лазерне випромінювання може бути видимим (довжина хвилі 0,4–0,77 мкм), інфрачервоним (0,77–1,0), ультрафіолетовим (0,4–0,05 мкм) і навіть рентгенівським. Воно несе велику кількість енергії, що дозволяє ви- користовувати його у промислових, військових цілях – для зв’язку, обробки металів, знищення бойової техніки. Наприклад, створені лазери що випромінюють енергію потужністю 500000 млрд Ватт за секунду – це дорівнює енергії ядерного вибуху.

При дії на живі тканини лазерний промінь викликає тепловий, світловий, ударний ефекти, що призводить до перебудови й навіть руйнування внутріклітинних структур. Результат дії лазерного ви- промінювання, як і після дії НВЧ опромінення – порушення сер- цевого ритму, втома, роздратування. Небезпечними є навіть лазери надмалої потужності, наприклад лазерні указки, які набули широ- кого використання. При попаданні її променя на сітківку ока вона може бути серйозно пошкоджена.

Питання

1. Чим вірізняються фізико-хімічні забруднення від хімічних, фізичних?

2. Які існують джерела фізико-хімічних забруднень, в чому їх небезпека?

3. Як розрахувати тривалість безпечного перебування в елек- тричному полі та значення його напруги?

4. Що таке електромагнітні випромінювання, їх джерела, види?

5. Які види електромагнітних полів виникають в природі, ви- робництві?

6. Які існують критерії нормування дії ЕМП на людину?

7. Чим небезпечні ЛЕП для людини і чому?

8. Які допустимі рівні напруженості ЕМП і як вони впливають на людину?

9. Що таке лазерне випромінювання, його види та небезпеки?