Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции по БЖД.doc
Скачиваний:
19
Добавлен:
04.09.2019
Размер:
492.54 Кб
Скачать

Далее самое простое – Иваново. Структурно!!!! Защита от электромагнитных полей

Источниками электромагнитных полей в природе являются магнитные бури, во время которых на-пряженность магнитного поля земли может возрастать в тысячи, а иногда в десятки тысяч раз. Источниками промышленной частоты 50Гц являются ЭУ промышленных предприятий, шины высоковольтных электрических подстанций и токонесущие провода воздушных линий. Источниками электромагнитных полей радиочастотного диапазона являются антенны радиовещательных и телепередающих станций, специальных средств связи и радиолокационных станций.

Действие ЭМП полей на организм человека проявляется в повышенной утомляемости, чувстве апа-тии или, наоборот, повышенного беспокойства, т.е. происходит воздействие на центральную нерв-ную систему; возникают гипертония, боли в области сердца; нарушается обмен веществ в и т.д. Люди, подвергающиеся воздействию электромагнитного поля (особенно электротехнический персонал), заболевают раковыми болезнями на 15% чаще, чем работники других профессий.

Защита от полей магнитных бурь

1. Предупреждать людей о днях магнитных бурь (неблагоприятные дни).

2. Ограничивать физическую нагрузку в неблагоприятные дни.

3. Принимать успокоительные лекарства, на работе и в быту быть спокойными.

4. Принимать лекарства по назначению врача.

Защита от электромагнитных полей промышленной частоты 50 Гц.

Известно, что в промышленных установках с частотой тока 50Гц тело человека поглощает энергию электрического поля примерно в 50 раз больше, чем энергию магнитного поля. Существующие уста-новки не создают напряженности 150 – 200А/ч, при которой начинает сказываться вредное воздействие магнитного поля. Поэтому его воздействием в практике обычно пренебрегают.

Воздействие электрического поля на человека принято оценивать величиной тока, протекающего через него в землю (мкА): Iч = 12 Е, где Е - напряженность электрического поля на высоте человека среднего роста, кВ/м. Допустимое значение тока, длительно проходящего через человека при воздействии электрического поля составляет примерно 50 – 60 мкА, что соответствует напряженности электрического поля, примерно 5 кВ/м.

Исходя из допустимой величины тока, проходящего через человека, разработаны и нормы времени пребывания его в электрическом поле установок сверхвысокого напряжения промышленной частоты.

1. В электрическом поле (ЭП) напряженностью до 5 кВ/м допускается в течение рабочего дня.

2. При напряженности ЭП свыше 20 до 25 кВ/м время пребывания в ЭП не должно превышать 10 мин.

3. Допустимое время пребывания в ЭП напряженностью свыше 5 до 20 кВ/м вычисляют по формуле

t= (50/Е)-2, где t – допустимое время пребывания в ЭП, ч;

4. Пребывание в ЭП напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты не допускается.

Средствами защиты человека от воздействия эп являются:

1. Экраны; бывают стационарными и переносными. Стационарные экраны изготовляются в виде козырьков, навесов из металлической сетки с ячейкой размером не крупнее 50x50 мм. Обязательно заземляются.

2. Экранирующие костюмы, которые изготавливаются из специальной ткани с металлизированными нитями.

Основные меры защиты от воздействия высоких частот заключаются в следующем:

1. Уменьшении излучения непосредственно от его источника (поглотители мощности);

2. Экранировании источника излучения(металлические сплошные или сетчатые устройства, экраны с поглощающими покрытиями)

3. Экранировании рабочего места у источника или удаление источника от рабочего места;

4. Покрытии стен и потолка специальными материалами (магнитодиэлектрические пластины, металлические листы, сетки, меловая краска, аквадагом);

5. Использовании индивидуальных средств защиты (халаты, фартуки, комбинезоны, защитные очки).

Защита от ионизирующего излучения Ионизирующие излучения возникают при работе с приборов, в основе действия, которых лежат радиоактивные изотопы, при работе электровакуумных приборов, дисплеев и т.д. Под влиянием излучения в живой ткани происходит расщепление воды на атомарный водород Н и гидроксильную группу ОН, которые вступают в соединение с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. В результате нарушения биохимических процессов в организме может происходить торможение функций кроветворных органов, нарушение нормальной свертываемости крови, увеличение хрупкости кровеносных сосудов, расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма, снижение сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям, отеки, пузыри, раковые опухоли, белокровие, раннее старение, бесплодие и т.д.

Дозы излучения. Когда ионизирующее излучение проходит через вещество, то на него оказывает воздействие только та часть энергии излучения, которая поглощается веществом. Количественной характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения с веществом является поглощенная доза. Поглощенная доза Д (Дж/кг) - это отношение средней энергии, переданной ионизирующим излучением веществу в объеме, к единице массы вещества в этом объеме В системе СИ в качестве единицы поглощенной дозы принят Гpей (Гр). 1 Гр соответствует поглощению в среднем 1 дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества, равной 1 кг. 1 Гр = 1 Дж.кг.

Внесистемной единицей поглощенной дозы ионизирующего излучения является рад (рад). Рад равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 г передается энергия ионизирующего излучения, равная 100 эрг. Таким образом, I рад = 0,01 Гр.

Эквивалентная доза ионизирующего излучения Н - про изведение поглощенной дозы D на средний коэффициент качества излучения k в данном объеме биологической ткани стандартного состава H=kD, где k - средний коэффициент качества.

Коэффициент качества представляет собой регламентированное значение неблагоприятных биологических последствий облучения человека в малых дозах (табл. 1.3).

Единица эквивалентной дозы в системе СИ - зиверm (Зв). Зиверт равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на средний коэффициент качества равно 1 Дж/кг. Зиверт - единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создает такой же биологический эффект, как поглощенная доза в 1 Гр рентгеновского или γ-излучения.

Вид излучения

k

Рентгеновское и γ-излучение, электроны, позитроны, ~-излучение

1

Нейтроны с энергией меньше 20 кэВ

3

Нейтроны с энергией 0,1-1 О МэВ

10

Протоны с энергией меньше 1 О МэВ

10

α-излучение с энергией меньше 1 О МэВ

20

Тяжелые ядра отдачи

20

Внесистемная единица эквивалентной дозы - бэр (биологический эквивалент рад). Бэр - единица экви-валентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создает такой же биологи-ческий эффект, как и поглощенная доза в 1 рад рентгеновского или γ-излучения. 1 бэр = 0,01 Зв.

Доза эффективная Е – величина, используемая как мера возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе на соответствующий коэффициент для данного органа или ткани.

Доза эффективная коллективная S – величина, определяющая полное воздействие излучения на группу людей, определяется в виде:S= , Ei, средняя эффективная доза подгруппы людей Ni. Единица измерения эффективной коллективной дозы - человекозиверт (чел-3в).

Механизм биологического действия ионизирующих излучений. Биологическое действие радиации на живой организм начинается на клеточном уровне. Живой организм состоит из клеток. Клетка животного состоит из клеточной оболочки, окружающей студенистую массу - цитоплазму, в которой заключено более плотное ядро. Цитоплазма состоит из органических соединений белкового характера, образующих пространственную решетку, ячейки которой заполняют вода, растворенные в ней соли и относительно малые молекулы липидов - веществ, по свойствам подобным жирам. Ядро считается наиболее чувствительной жизненно важной частью клетки, а основными его структурными элементами являются хромосомы. В основе строения хромосом находится молекула диоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которой заключена наследственная информация организма. Отдельные участки ДНК, ответственные за формирование определенного элементарного признака, называются генами. Гены расположены в хромосомах в строго определенном порядке и каждому организму соответствует определенный набор хромосом в каждой клетке. У человека каждая клетка содержит 23 пары хромосом. При делении клетки (митозе) хромосомы удваиваются и в определенном порядке располагаются в дочерних клетках.

Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом (хромосомные аберрации), за которыми происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это и приводит к изменению генного аппарата и образованию дочерних клеток, неодинаковых с исходными. Если стойкие хромосомные аберрации происходят в половых клетках, то это приводит к мутациям, т.е. появлению у потомства облученных других признаков. Мутации полезны, если они приводят к повы шению жизнестойкости организма, и вредны, если проявляются в различных врожденных пороках. Практика показывает, что при дeйствии ионизирующих излучений вероятность возникновения полезных мутаций мала.

Однако в любой клетке обнаружены непрерывно действующие процессы исправления химических повреждений в молекулах ДHК. Оказалось, что ДНК достаточна устойчива по отношению разрывам, вызываемым радиацией. Необходимо произвести семь раз рушений структуры ДНК, чтобы она уже не могла восстановиться, т.е. только в этом случае происходит мутация. При меньшем числе разрывов ДНК восстанавливается в прежнем виде. Это указывает на высокую прочность генов по отношению к внешним воздействиям, в том числе и ионизирующим излучениям.

Разрушение жизненно важных для организма молекул возможно не только при прямом их разрушении ионизирующим излучением, но и при косвенном действии, когда сама молекула не поглощает непосредственно энергию излучения, а получает ее от другой молекулы (растворителя), которая первоначально поглотила эту энергию. В этом случае радиационный эффект обусловлен вторичным влиянием продуктов радиолиза (разложения) растворителя на молекулы ДНК. Этот механизм объясняется теорией радикалов. Повторяющиеся прямые попадания ионизирующих частиц в молекулу ДНК особенно в ее чувствительные участки - гены, могут вызвать ее распад Однако вероятность таких попаданий меньше, чем попаданий в молекулы воды, которая служит основным растворителем в клетке. Поэтом) радиолиз воды, Т.е. распад при действии радиации на водородный (Н и гидроксильный (ОН) радикалы с последующим образованием молекулярного водорода и перекиси водорода, имеет первостепенное значение в радиобиологических процессах. Наличие в системе кислороде усиливает эти процессы. На основании теории радикалов главную роль в развитии биологических изменений играют ионы и радикалы, которые образуются в воде вдоль траектории движения ионизирующих частиц.

Высокая способность радикалов вступать в химические реакции обусловливает процессы их взаимодействия с биологически важными молекулами, находящимися в непосредственной близи от них. В таких реакциях разрушаются структуры биологических веществ, а это в свою очередь приводит к изменениям биологических процессов, включая процессы образования новых клеток.

Последствия облучения людей ионизирующим излучением. Когда мутация возникает в клетке, то она распространяется на все клетки нового организма, образовавшиеся путем деления. Помимо генетических эффектов, которые могут сказаться на последующих поколениях (врожденные уродства), наблюдаются и так называемые соматические (телесные) эффекты, которые опасны не только для самого данного организма (соматическая мyтация), но и его потомства. Соматическая мутация распространяется только на определенный круг клеток, образовавшихся путем обычного деления из первичной клетки, претерпевшей мутацию.

Соматические повреждения организма ионизирующим излучением являюся результатом воздействия излучения на большой комплекс – коллективы клеток, образующих определенные ткани или органы. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, в котором собственно и проявляется их жизнь, а достаточно сильное излучение в конце концов убивает клетки. Разрушительное действие излучения особенно заметно проявляется в молодых тканях. Это в частности, используется для защиты организма от злокачественных (например, раковых опухолей), новообразований, которые разрушаются под воздействием ионизирующих излучений значительно быстрее доброкачественных клеток. К соматическим эффектам относят локальное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (помутнение хрусталика), повреждение половых органов (кратковременная илц постоянная стерилизация) и др.

В отличие от соматических, генетические эффекты действия радиации обнаружить трудно, так как они действуют на малое число клеток и имеют длительный скрытый период, измеряемый десятками лет после облучения. Такая опасность существует даже при очень слабом облучении, которое хотя и не разрушает клетки, но способно вызвать мутации хромосом и изменить наследственные свойства. Большинство подобных мутаций проявляется только в том случае, когда зародыш получает от обоих родителей хромосомы, поврежденные одинаковым образом. Результаты мутаций, в том числе и смертность от наследственных эффектов - так называемая генетическая смерть, наблюдались задолго до того, как люди начали строить ядерные реакторы и применять ядерное оружие. Мутации могут быть вызваны космическими лучами, естественным радиационным фоном 3емли, на долю которого приходится 1 % мутаций человека.

Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутации не происходит. Общее количество мутаций, вызванных ионизирующим излучением, пропорционально численности населения и средней дозе облучения. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой независимо от того, получена она за 1 сутки или 50 лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового порога. Генетические эффекты определяются только эффективной коллективной дозой человеко-зиверт (чел-3в), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически не предсказуемо.

В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы: при меньших дозах повреждения организм не происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы.

Значения некоторых доз и эффектов воздействия излучения на организм приведены в табл.

Воздействие

Доза, Зв

Мощность дозы или продолж. пропродолжительность

Обл.

Биологический эффект

0,003

В течение недели

О

Практически отсутствует

0,01

Ежедневно (в течение неск. лет)

О

Лейкемия

0,015

Единовременно

Л

Хромосомные нарушения в опухолевых клетках

0,25

В течение недели

Л

Практически отсутствует

0,5-1

Накопление малых доз

Л

Удвоение мyтaгeнных эфф. у одного поколения

2

Единовременно

О

Тошнота

3-5

О

СД50 для людей

4

Л

Выпадение волос (обратимое)

4-5

0,1-0,5 Зв/суг

О

Возможно излечение в стац. усл.

6-9

3 Зв/сут. или накопл. малых доз

Л

Радиационная катаракта

10-25

2-3 Зв/сут.

Л

Возн. рака сильно радиочувств. органов

25-60

2-3 Зв/сут.

Л

Возн. рака умеренно радиочувств. органов

40-50

2-3 Зв/сут.

Л

Дозовый предел для нервных тканей

50-60

2-3 Зв/сут.

Л

Дозовый предел для желуд.-кишечного тракта

О– Общее облучение тела, Л локальное обл. СД50 доза к 50% летальности.

Из приведенных данных очевиден определенный вклад деятельности человека в формирование общей радиационной нагрузки человека (55-75 %).

Приближенно можно ориентироваться: естественный фон составит 1 мЗв/год, техногенный - 2 мЗв/год. Однако необходимо иметь в виду, что соотношение основных компонент радиационного фона даже по усредненным (по странам) данным широко варьирует. Общая доля техногенного фона и вклады его компонента в каждой стране будут различны для различных регионов и контингентов населения. Так же, как и их тенденции изменения в будущем. Например, эффективная эквивалентная доза облучения медицинской диагностики в нашей стране более чем на 1 мЗв/год превышает среднемировые за счет несовершенства рентгеновских агрегатов. В Индии (штаты Мадрас и Керала) в связи с повышенным содержанием радионуклидов в горных породах естественный фон в отдельных районах достигает 8-28 мЗв/год, т. е. на порядок выше среднемирового.

Из числа естественных радиоактивных элементов в природе чаще всего встречаются радиоактивные изотопы семейств урана, радия, тория и актиния, а также калий 40.

Наибольшую опасность для здоровья представляет 222Rn. Это газ, без цвета, запаха и вкуса. Период полураспада у 222Rn - 3,825 суток. Существует несколько изотопов радона: 218 Rn, 219 Rn, 220 Rn, 221 Rn, 222Rn. Первые четыре изотопа короткоживущие: период полураспада 218Rn - 0,019 с, 219Rn - 3,92 с, 22 Rn - 52 с и 221Rn - 25 мин. Большая часть этих изотопов распадается прежде, чем они успеют накопиться в атмосфере. Поэтому они не представляют серьезной опасности. Опасность представляет 222Rn. Радон-222 диффундирует из ураносодержащих руд вместе с продуктами радиоактивного распа-да, а также выделяется из воды. Радон слабо растворяется в воде. При температуре 200С после уста-новления динамического равновесия между радоном в растворе и в воздухе количество его в единице объема воды составляет 23 % от содержания его в таком же объеме воздуха. Если содержание радона в воздухе становится меньше, чем в динамическом равновесии (< 77 %), он начинает выделяться из воды, это выделение происходит особенно интенсивно из движущейся или взбалтываемой воды.

Несмотря на то, что радон мало растворим в воде, радиоактивность воды, в которой растворен радон, может быть велика. Объясняется это тем, что радиоактивность радона очень велика (в 154000 раз больше, чем радия). Радон при своем распаде дает несколько дочерних продуктов. Это Полоний-218, Свинец-214, Висмут-214, Полоний 214. И хотя периоды полураспада этих дочерних продуктов малы (соответственно составляют: 3,05 мин, 26,8 мин, 19,7 мин, 2,73·10-6мин), они представляют определенную опасность, так как при попадании радона в организм человека распадаются внутри, в легких человека.

Выделению радона из недр земли, грунта, строительных материалов, воды способствуют продольные и поперечные сейсмические (объемные) волны, возникающие в очагах землетрясений, особенно продольные волны, сжимающие и растягивающие вещества горных пород. Ранее считалось, что радон выходит из горных пород более или менее равномерно. Однако проверка опровергла это предположение. Было установлено, что эпизодически возникают интенсивные выбросы «<радоновые бури»), при которых уровень радиации может превосходить фоновый в сотни раз и в 5-10 раз превос-ходить предельно допустимый. Как показали исследования в США, а затем в Швеции, Англии и Фран-ции, эти выбросы инициируются мощными взрывами на Солнце. Возникают возмущения магнитного поля планеты - «магнитные бурю>. В результате поперечного сжатия и растяжения горных пород под действием таких бурь радон начинает активно выделяться из горных пород. Когда была составлена подробная карта выхода радона в США, медики пришли к выводу: по крайней мере, 20 тыс. смертель-ных случаев в год прямо или косвенно связаны с облучением при интенсивных выбросах радона. На знаменитых курортах Франции в Ницце и Каннах уровень «нулевой» активности иногда повышался в 20 раз. По мнению некоторых специалистов, при интенсивных выбросах радона примерно 30 % населения испытывают тревожные сердцебиения, приливы крови, у людей начинается мигрень, бессонница.

За последние десятилетия человек создал более тысячи искусственных радионуклидов и научился их применять в различных целях. Кроме атомной энергетики, атомных подводных лодок и других атомоходов, научно-исследовательских ядерных реакторов и установок, радиоактивные вещества и источники ионизирующих излучений широко используются в различных устройствах и приборах для автоматизированного контроля, измерения, сигнализации и диагностики, в геофизических приборах и методах разведки полезных ископаемых и многих других, в которых используются радиоактивные изотопы и генераторы ионизирующих излучений. При нормальной эксплуатации таких реакторов, устройств, и приборов с соблюдением всех требований безопасности вероятность возникновения лучевой болезни у персонала или населения, проживающего вблизи АЭС, очень низка. Установлено, что риск здоровью населения, проживающего вблизи АЭС и в зоне влияния крупнейших предприятий ядерно-топливного цикла (ЯТЦ), составляет 10-5 – 10-7 что на три порядка ниже рисков, связанных с химическим загрязнением атмосферного воздуха в крупных промышленных городах страны. Суммарный популяционный риск смерти для населения, проживающего в сфере влияния выбросов угольной ТЭС, оценивается в 8 ... 10 тыс. дополнительных смертей в год.

Эквивалентная доза Д (бэр), накопленная за Т лет с начала профессиональной работы, не должна превышать значения Д = ПДД x Т. В любом случае доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД.

Предельно допустимая доза облучения (ПДД) – наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений.

Эффективными мерами от ионизирующих излучений являются:организационные методы – выбор изотопов с меньшим периодом полураспада, правильное хранение и контроль за расходованием радиоактивных веществ, строгое соблюдение инструкций и др.; экраны, перегородки, корпуса из материалов с высоким атомным номером и высокой плотностью (свинец, вольфрам, сталь, бетон и др.).стены, потолки, полы – гладкие; углы - круглые; влажная уборка; кратность воздухообмена не менее 5; уборочный инвентарь из помещения не выносят, а хранят в специальных ящиках или шкафах; могильник (место захоронения радиоактивных веществ) не ближе 20 км от города, с глинистыми почвами: допустимые расстояния и время работы с радиоактивными веществами, которые можно определить из формулы где Д – допустимая доза облучения в смену, Бэр; t – время работы , ч; l – расстояние до человека, см; с – гамма-эквивалент радиоактивного вещества (указывается в справочнике или паспорте на радиоактивное вещество); индивидуальные средства защиты (специальная обувь и одежда, защитные перчатки и очки, респираторы, специальные костюмы с принудительной вентиляцией и т.д.).