Видиме випромінювання та виробниче освітлення

Видиме випромінювання формує мікроклімат виробничих приміщень, але його можна вважати також окремим фактором виробничого середовища, що безпосередньо впливає на організм людини.

У металургійних, ковальсько-пресових, термічних і ливарних цехах машинобудівних заводів, у виробничих цехах з виробництва скла, при зварювальних роботах, у поліграфії, приладобудуванні, сільському господарстві, при застосуванні люмінесцентних джерел світла незважаючи на вдосконалення технології працівники тривалий час перебувають під впливом видимого випромінювання. Видиме випромінювання є електромагнітним випромінюванням з довжиною хвиль 400–760 нм, що поширюється в однорідному середовищі зі швидкістю 300 000 км/с. При взаємодії із середовищем видиме випромінювання може поглинатися, відбиватися, заломлюватися, зазнавати дифракції, інтерференції і поляризації. При поглинанні видиме випромінювання перетворюється на енергію фотохімічних реакцій, (фотохімічний ефект), теплову енергію.

Джерелами електромагнітного випромінювання видимого діапазону є тіла, нагріті до температури понад 800 °С, люмінесцентні джерела. За температурою джерела визначають переважне випромінювання того чи іншого діапазону хвиль. Збільшення температури тіла призводить до зменшення довжини хвилі електромагнітного випромінювання; при цьому енергія фотонів збільшується. Інтенсивність видимого випромінювання зменшується обернено пропорційно квадрату відстані від джерела випромінювання.

Біологічна дія. Кількість поглинутої біологічним об’єктом енергії залежить від інтенсивності потоку випромінювання, який падає на поверхню тіла, тривалості випромінювання, площі опромінюваної поверхні. Спектральний склад випромінювання визначає глибину його проникнення у тканини організму і поглинання його тканинами. Видима частина спектра справляє тепловий ефект і специфічну енергетичну дію, властиву всьому діапазону випромінювання. Впливаючи насамперед на зоровий аналізатор, видиме випромінювання справляє також загальну біологічну дію. У червоній частині спектра ефект видимого випромінювання наближається до дії інфрачервоного, а у фіолетовій — до ультрафіолетового. Видиме випромінювання викликає пігментацію шкіри (засмагу), йому властива значна бактерицидна дія. Проте для того щоб одержати ці ефекти, інтенсивність і тривалість дії видимого випромінювання повинні набагато перевищувати інтенсивність і тривалість дії ультрафіолетового випромінювання.

організація освітлення виробничого середовища

Інфрачервоне випромінювання та параметри мікроклімату виробничих приміщень

До інфрачервоних випромінювань належать електромагнітні випромінювання (ЕМВ) невидимої частини спектру що знаходяться в діапазоні довжини хвилі λ= 0,78 мкм -1000 мкм.

Джерелом інфрачервоного випромінювання є будь-яке тіло, температура поверхні якого перевищує температуру абсолютного нуля (-273 К). Спектральний склад випромінювань інфрачервоного діапазону залежить від температури поверхні тіла. Чим вища температура тіла, тим коротша довжина випромінюваної електромагнітної хвилі. Вплив інфрачервоного випромінювання на людину залежить від довжини хвилі, що випромінюється, й від глибини проникнення променів. В залежності від цього інфрачервоне випромінювання поділяють на три області: А,В,С.

А - ближня (короткохвильова) - характеризується високою проникністю крізь шкіру λ = 0,78-1,4 мкм; В - середня (середньохвильова) - поглинається шарами дерми та підшкірною жировою тканиною λ = 1,4-3,0 мкм; С - далека (довгохвильова) - поглинається епідермісом λ=3,0 мкм-1000 мкм.

Інфрачервоне випромінювання, що потрапляє на тіло людини, впливає, перш за все, на незахищені його ділянки (обличчя, руки, шию, груди, очі). Основним його проявом є тепло, яке проникає на деяку глибину в тканини. Тіло людини може витримувати інфрачервоне випромінювання певної густини потоку енергії, яка вимірюється в Вт/м². Так, при густині потоку випромінювання величиною 280-260 Вт/м² відчувається ледь помітне тепло. Людський організм може витримувати його тривалий час без будь-яких змін у функціональному стані. При густині потоку випромінювання величиною 560-1050 Вт/м² настає межа, коли людина не витримує дію інфрачервоного випромінювання. Знаходження людини протягом тривалого часу в зоні інфрачервоного випромінювання значної потужності, як і при дії високих температур, впливає на центральну нервову систему, серцево-судинну систему (збільшується частота серцебиття, змінюється артеріальний тиск, прискорюється дихання), порушує тепловий баланс в організмі, що призводить до посиленого потовиділення, втрати необхідних для організму людини солей. Діючи на очі, інфрачервоне випромінювання викликає помутніння кришталика, опік сітківки, кон'юнктивіти.

Інтенсивність інфрачервоного випромінювання характеризується густиною потоку енергії, яка визначається за формулами:

при :

при :

і де: Q - густина потоку енергії, Вт/м²;

S - площа випромінювання, м²;

Т - температура поверхні випромінювання, К;

l - відстань від джерела випромінювання, м;

А - константа. Для шкіри людини та бавовняної тканини А = 85; для сукна А = 110.

Нормована допустима густина потоку енергії інфрачервоного випромінювання на робочому місці залежить від області випромінювання.

Для області А нормована густина потоку енергії не повинна перевищувати 100 Вт/м² при опроміненні 50% тіла і більше.

Для області В - 120 Вт/м² при опроміненні поверхні тіла в межах 25-50%.

Для області С - 150 Вт/м², якщо опромінюється не більше 25% поверхні тіла. Нормами передбачено тривалість опромінення, перерви, які залежать від густини потоку опромінення.

Для захисту людини від інфрачервоного випромінювання використовують декілька способів.

Захист відстанню. Цей спосіб полягає в тому, що при віддаленні від джерела випромінювання густина потоку енергії зменшується пропорційно відстані до нього.

Захист часом передбачає обмеження перебування людини в зоні інфрачервоного випромінювання.

Теплоізоляція джерела випромінювання передбачає застосування конструкторських та технологічних рішень, направлених на теплоізоляцію випромінюваної поверхні матеріалами (скловата, цегла), що знижують температуру поверхні випромінювання.

Екранування джерела випромінювання полягає у використанні непрозорих або напівпрозорих екранів, які можуть бути відбиваючими або теплопоглинаючими.

Індивідуальні засоби захисту: спецвзуття, спецодяг, який витримує високі температури і захищає від інфрачервоних випромінювань, який водночас є м'яким і повітронепропускним (брезент, сукно). Для захисту очей використовують спеціальні окуляри зі скельцями жовто-зеленого або синього кольору.

Вплив інфрачервоне випромінювання на організм людини

Відносно організму людини джерелом інфрачервоного випромінювання є будь-яке тіло, що має температуру понад 36-37 °С; і чим більша ця різниця, тим більшою буде інтенсивність опромінювання.

За фізичною природою інфрачервоне випромінювання (ІЧВ) являє собою потік частинок, що мають хвильові і квантові властивості.

Вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини проявляється в основному у вигляді теплової дії.

Інфрачервона радіація відіграє важливу роль у теплообміні людини із зовнішнім середовищем, тому що тепловіддача організму значною мірою відбувається шляхом випромінювання в довгохвильовій частині її спектра.

При температурі твердих тіл до 400-500 °С випромінювання головним чином відбувається в діапазоні довгих (невидимих) променів і майже вся (95 %) енергія випромінювання припадає на ділянку спектра з довжиною хвилі понад 3 мкм. Якщо температура нагріван­ня перевищує 500 °С (червоне світло), 16-25 % енергії випромінювання припадає на середньохвильовий діапазон інфрачервоного спектра променевої енергії.

При температурі джерел близько 1000-1300 °С (ковальні, прокатні стани, склоплавильні цехи) уже близько половини енергії випромінювання (до 46 %) припадає на середньохвильову частину і 6-10 % її становить енергія короткохвильової області.

Отже, ефект дії інфрачервоного випромінювання залежить від довжини хвилі, що обумовлює глибину її проникнення. У зв'язку із цим інфрачервоне випромінювання поділяється на три області: А, В, С.

Інфрачервоне випромінювання області А більше проникає через шкіру й визначається як короткохвильове інфрачервоне випромінювання, а випромінювання областей В і С — як довгохвильове. Довгохвильове інфрачервоне випромінювання більше поглинається в епідермісі, а видиме й ближнє інфрачервоне випромінювання в основному погли­нається кров'ю в шарах дерми й підшкірної жирової клітковини.

Пропускання, поглинання і розсіювання променевої енергії залежить як від довжини хвилі, так і від тканин організму. Шкіряний покрив, завдяки своїм оптичним властивостям, володіє вибірковою характеристикою відбивання, поглинання й пропускання різних ділянок спектра інфрачервоної радіації.

Вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини проявляється як у формі загальних, так і місцевих реакцій. Місцева реакція виражена сильніше при опроміненні довгохвильовою радіацією, тому при одній і тій самій інтенсивності опромінювання без­печний час дії в цьому випадку менший, ніж у випадку впливу короткохвильової радіації.

За рахунок більшої глибини проникнення в тканини тіла короткохвильова ділянка спектра інфрачервоної радіації володіє більш вираженою дією на організм людини. Так, короткохвильова радіація викликає підвищення температури глибоких тканин: наприклад, тривале повторне опромінення очей веде до помутніння кришталика (професійна катаракта) або інших патологічних змін.

Під впливом інфрачервоного випромінювання в організмі людини виникають функціональні зміни стану центральної нервової системи. Посилюється секреторна діяльність шлунку, підшлункової і слинної залоз; у центральній нервовій системі розвиваються гальмівні процеси; зменшується нервово-м'язове збудження; знижується загальний обмін речовин.

До найбільш важких ушкоджень призводить короткохвильове інфрачервоне випромінювання, яке проходить через мозкову оболонку й впливає на рецептори мозку. При інтенсивній дії цього випромінювання на незахищену голову може статися так званий сонячний, або тепловий, удар.

Тривале опромінення інфрачервоною радіацією підвищує температуру тканин легенів, головного мозку, нирок і м'язів, що веде до послаблення імунобіологічних реакцій і зниження загальної резистентності організму.

Найбільш виражений несприятливий вплив інфрачервоної радіації, описаний вище, спостерігається в тих виробничих умовах, де потужність випромінювання може в багато разів перевищувати рівень інфрачервоної радіації в природних умовах.

У працівників гарячих цехів, які мають контакт з потужними потоками інфрачервоної радіації, знижується електрична чутливість очей, збільшується прихований період зорової реакції, послаблюється умовно рефлекторна реакція судин, що може призвести до тяжких наслідків виробничого травматизму.

Подібні несприятливі наслідки інфрачервоної радіації можуть спостерігатися на тих підприємствах, де немає належного захисту й не розроблено профілактичні заходи.

Гігієнічне нормування і профілактичні заходи

Тепловий ефект дії інфрачервоного випромінювання залежить від багатьох чинників: спектра, тривалості й безперервності випромінювання, інтенсивності потоку, кута падіння променів, величини поверхні, яка випромінює, розмірів ділянки організму, виду одягу та ін.

Важливе значення в умовах інфрачервоного опромінювання має механізація важких робіт, впровадження дистанційних механізмів відкривання й закривання печей, відведення працюючих від потужних теплових джерел, зменшення важких фізичних навантажень.

Інтенсивне випромінювання інфрачервоної радіації можна зменшити за рахунок зміни технології будівництва, наприклад, заміною вертикальних печей на тунельні печі для обпалювання цегли, сушки форм, гончарних трубок, зниження частки важких ручних операцій, використання теплоізоляції та екранування робочих місць. Засоби теплоізоляції значно знижують температуру поверхонь та тепловиділення (до 5 разів).

Найбільш ефективним способом захисту від променевої енергії є водяні завіси, які поглинають теплову інфрачервону радіацію.

При великих теплових навантаженнях суттєве значення має раціональний питний режим, відповідний режим праці з обов'язковими перервами в роботі, що відновлюють і полегшують процеси терморегуляції, та раціональний спецодяг, який має відповідні теплозахисні властивості й відбиває інфрачервону радіацію.

Інтенсивність інфрачервоного випромінювання необхідно вимірювати на робочих місцях або в робочій зоні поблизу джерела випромінювання.

На непостійних робочих місцях при стабільних джерелах доцільно вимірювати інтенсивність випромінювання на різних відстанях від джерела через однакові інтервали й таким чином визначити тривалість опромінення робітників.

Оскільки інфрачервоне випромінювання нагріває навколишні поверхні, створюючи вторинні джерела, які виділяють тепло, то необхідно вимірювати інтенсивність випромінювання не тільки на постійних робочих місцях або в робочій зоні, а й у нейтральних точках та інших місцях приміщення. Сумарна допустима інтенсивність випромінювання не повинна перевищувати 350 Вт/м².

Інтенсивність сумарного теплового випромінювання вимірюється актинометрами, а спектральна інтенсивність випромінювання — інфрачервоними спектрометрами.

Для вимірювання інтенсивності випромінювання від слабо нагрітих тіл (до 2100 Вт/м²) або від потужних джерел, далеко розміщених від робочої зони, застосовують срібно-вісмутовий термостовпчик Молля.

Мікроклімат закритих приміщень, іонізація повітря