Неионизирующие электромагнитные излучения

В промышленности широко применяются электромагнитные поля, как постоянные так и переменные. Их применяют для термообработки материалов, для получения плазменного состояния вещества, для радиовещания и телевидения.

Применение новых технологических процессов значительно улучшает условия труда, однако устройства генерирующие электромагнитные поля, обусловили возникновение новых проблем по защите персонала от их воздействия. Опасность электромагнитных полей, постоянных магнитных и электростатических полей усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств.

К неионизирующим излучениям и полям относят электромагнитные излучения радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно - статические электрические и постоянные магнитные поля.

Электромагнитные излучения (ЭМИ) распространяются в виде элек­тромагнитных волн, основными характеристиками которых являются: длина волны , м; частота колебаний f, Гц; скорость распространения v, м/с. В свободном пространстве скорость распространения ЭМИ равна скоро­сти света с = 3*10⁸ м/с, при этом указанные выше параметры связаны ме­жду собой соотношением: = c/f.

В зависимости от длины волны весь радиодиапазон разбит на поддиапозоны.

Частоты	Высокие частоты (ВЧ) 100 кГц- 30 МГц	Ультравысокие Частоты (УВЧ) 30-300 МГц	Сверхвысокие частоты (СВЧ) 300 МГц – 300 ГГц
Длины волны	Длинные 3 км –10 м	10 м – 1 м	Децимет-ровые 1 м – 10 см	Сантимет-ровые 10 см – 1 см	Миллимет-ровые 1 см – 1 мм

 

Область распространения электромагнитных волн от источника излучения условно подразделяют на три зоны: ближнюю (имеющую радиус менее 1/6 длины волны), промежуточную и дальнюю (расположенную на расстоянии более 1/6 длины волны от источника). В ближней и промежуточной зоне волна еще не сформирована, поэтому интенсивность ЭМП в этих зонах оценивается раздельно напряженностью электрической Е (В/м) и магнитной Н (А/м) составляющих поля.

В дальней зоне воздействие ЭМП оценивается плотностью потока энергии

П=Е*Н (Вт/м²)

Электрическое поле воздействует следующим образом: в электрическом поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются, полярные молекулы ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля. В электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей, крови и т.п., после воздействия внешнего поля появляются ионные токи.

Переменное электромагнитное поле вызывает нагрев тканей человека.

Избыточная теплота отводится до известного предела путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако начиная с величины П=10 мВТ/см², называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты, и температура тела повышается, что наносит вред здоровью.

Наиболее интенсивно электромагнитные поля воздействуют на органы с большим содержанием воды. Перегрев же особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок), так как кровеносная система выступает в роли системы водяного охлаждения.

Электромагнитные поля оказывают воздействие на ткани человека при интенсивности поля, значительно меньшей теплового порога. Они изменяют ориентацию клеток или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, ослабляют биохимическую активность белковых молекул, нарушают функции сердечно-сосудистой системы и обмена веществ.

Основным параметром, характеризующим биологическое действие электрического поля промышленной частоты, является электрическая напряженность. Магнитная составляющая заметного влияния на организм не оказывает, т.к. напряженность магнитного поля промышленной частоты не превышает 25 А/м, а вредное биологическое действие проявляется при напряженности 150-200 А/м.

Электростатические и постоянные магнитные поля широко используются в народном хозяйстве. СЭП применяются для газоочистки, сепарации различным материалов, нанесения лакокрасочных и полимерных покрытий. Постоянные магниты используются в приборостроении, в фиксирующих устройствах подъемного оборудования, в медицинской практике.

Воздействие постоянных магнитных и электростатических полей зависит от напряженности и времени воздействия. При напряженности выше предельно допустимого уровня развиваются нарушения со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем, органов дыхания, пищеварения и некоторых биохимических показателей крови.

Основная опасность электростатического поля состоит в возможности искрового разряда. Ток, создаваемый при этом, имеет небольшие значения, однако он может привести к воспламенению горючих жидкостей или к механической травме вследствие рефлекторной реакции на прохождение тока.

Основными источниками излучения электромагнитной энергии радиочастот в окружающую среду служат антенные системы радиолокационных станций (РЛС), радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радио­связи, воздушные линии электропередачи и другие.

Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ) являются частью сверхнизкочастотного диапазона, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в условиях быта. Диапазон промышленной частоты в нашей стране - 50 Гц. Основными источника­ми ЭМП ПЧ являются различные типы производственного и бытового элек­трооборудования переменного тока, в первую очередь, подстанции и воз­душные линии электропередачи сверхвысокого напряжения.

 

 

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

К ионизирующим излучениям относятся корпускулярные (альфа, бета, нейтронные) и электромагнитные (гамма, рентгеновские) излучения, способные при взаимодействии с веществом создавать в нем заряженные атомы и молекулы – ионы.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде. Чем больше энергия частиц, тем больше полная ионизация, вызываемая ею в веществе. Пробег альфа-частиц достигает 8-9 см в воздухе, а в живой ткани – несколько десятков микрометров. Обладая сравнительно большой энергией, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обуславливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию, составляющую в воздухе на 1 см пути несколько десятков тысяч пар ионов.

Бета-излучение - поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Максимальный пробег в воздухе 1800см, а в живых тканях 2,5 см. Ионизирующая способность бета-частиц ниже (, а проникающая способность выше, чем альфа-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой.

Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц.

Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источник бета-излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях и т.п.

Так же как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

Основными параметрами радионуклидов являются активность и период полураспада

Активность А радиоактивного вещества – число спонтанных ядерных превращений в этом веществе в единицу времени.

Единица измерения активности – Беккерель (Бк). 1 Бк равен одному ядерному превращению в 1 секунду. Кюри (Ки) – специальная единица активности 1Ки=3,7*10¹⁰ Бк.

Период полураспада – время, в течение которого распадается половина атомов радионуклида.

Для оценки биологического действия ИИ введены различные дозовые характеристики.

Для характеристики источника излучения по эффекту ионизации применяют экспозиционную дозу рентгеновского и гамма излучения. Экспозиционная доза Х –полный заряд ионов одного знака в единице массы воздуха. Единица измерения -Кулон на килограмм (Кл/кг). Специальная единица – Рентген 1Р=2,6*10^-4 Кл/кг.

Поглощенная доза D – средняя энергия, поглощенная в единице массы вещества.

Единица измерения в системе СИ Грей. 1Гр=1 Дж/кг. Специальная единица – рад. 1Гр=100 рад.

Величина поглощенной дозы зависит от свойств излучения и поглощающей среды. В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе в 1 Р соответствует поглощенная доза 0,88 рад.

В связи с тем, что одинаковая доза различных видов излучения вызывает в живом организме различное биологическое действие, введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза Н – величина, введенная для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава, и определяемая как произведение поглощенной дозы D на средний коэффициент качества излучения k.

Н=D*k

Для гамма- и бета-излучения k.=1, для альфа-излучения k=20, т.е. при одной и той же поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее, чем бета- и гамма-излучение.

Единица измерения эквивалентной дозы –Зиверт (Зв). Специальная единица – бэр. 1Зв=100 бэр.

Чем больше происходит в веществе актов ионизации под воздействием излучения, тем больше биологический эффект.

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе значительного числа молекул приводят к гибели клеток.

Под влиянием излучений в живой ткани происходит расщепление вода на атомарный водород Н и гидроксильную группу ОН, которые, обладая высокой химической активностью, вступают в соединение с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. В результате нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ нарушаются.

Необходимо различать внешнее и внутреннее облучение. Под внешним облучением понимается такое воздействие излучения на человека, когда источник радиации расположен вне организма и исключена возможность попадания радиоактивных веществ внутрь организма. При внешнем облучении наиболее опасны гамма-, рентгеновское и нейтронное облучения. Внешнее облучение имеет место при работе на рентгеновских аппаратах и ускорителях, при работе с радиоактивными веществами, находящимися в герметичных капсулах.

При работе с радиоактивным веществом интенсивному облучению могут подвергаться руки, поражение которых может быть хроническим или острым. Первые признаки хронического поражения обнаруживаются не сразу, они проявляются в сухости кожи, трещинах на ней, ее изъязвлении, ломкости ногтей, выпадении волос. При остром лучевом ожоге кистей рук наблюдаются отеки, пузыри и омертвение тканей, долго не заживающие лучевые язвы, на месте образования которых возможны раковые заболевания.

Жесткие рентгеновские и гамма-лучи могут привести к летальному исходу, не вызвав при внешнем облучении изменения кожных покровов.

Альфа- и бета-частицы, обладая незначительной проникающей способностью, вызывают при внешнем облучении только кожные поражения.

Внутреннее облучение происходит при попадании радиоактивного вещества внутрь организма при вдыхании загрязненного воздуха, через пищеварительный тракт (при приеме пищи, питье, курении) и в редких случаях через кожу.

При попадании радиоактивного вещества внутрь организма человек подвергается непрерывному облучению до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадется или не выведется из организма в результате физиологического обмена. Это облучение очень опасно, т.к. вызывает долго не заживающие язвы, поражающие различные органы.

Человек постоянно подвергается облучению естественным фоном излучения, состоящим из космического излучения и излучения естественно распределенных природных радиоактивных веществ (на поверхности земли, в приземной атмосфере, в продуктах питания, в воде и т.д.). Естественный фон внешнего излучения на территории наше страны создает мощность эквивалентной дозы 0,36-1,8 мЗв/год, что соответствует мощности экспозиционной дозы 40-200 мР/год. Кроме естественного облучения, человек облучается и другими источниками, например при производстве рентгеновских снимков черепа –0,8 –6 Р, позвоночника – 1,6 –14,7 Р, флюорографии – 0,2-0,5 Р, грудной клетки при рентгеноскопии – 4,7 – 19,5 Р, желудочно-кишечного тракта при рентгеноскопии – 12 –82 Р, зубов – 3 – 5 Р.

Однократное облучение в дозе 25-50 бэр приводит к незначительным скоропроходящим изменениям в крови, при дозах облучения 80-120 бэр появляются начальные признаки лучевой болезни, но смертельный исход отсутствует. Острая лучевая болезнь развивается при однократном облучении 270-300 бэр, смертельный исход возможен в 50% случаев. Смертельный исход в 100 % случаев наступает при дозах 550-700 бэр

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Действие электрического тока на человека носит многообразный ха­рактер. Проходя через организм человека, электрический ток вызывает тер­мическое, электролитическое, а также биологическое действие.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагрева кровеносных сосудов, нервов, крови и т.п.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении крови и других органических жидкостей организма и вызывает значительные нару­шения их физико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется как раздражение и возбуж­дение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными су­дорожными сокращениями мышц, в том числе легких и сердца. В результате могут возникать различные нарушения вплоть до полного прекращения дея­тельности органов кровообращения и дыхания.

Электрический ожог - самая распространенная электротравма. Ожоги бывают двух видов: токовый или контактный и дуговой. Токовый ожог обусловлен прохождением тока через тело человека и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Различают четыре степени ожогов: I- покраснение ко­жи; II - образование пузырей; III - омертвение всей толщи кожи; IV - обуг­ливание тканей. Тяжесть поражения организма обуславливается площадью обожженной поверхности тела. Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1-2 кВ и являются в большинстве случает ожогами I и II степени. При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (большая энергия и температура выше 3500 град.), которая причиняет дуговой ожог, как правило, III или IV степени.

Электрические знаки - четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается благополучно.

Металлизация кожи - это проникновение в верхние слои кожи мель­чайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях ру­бильников под нагрузкой и т.п. Металлизация сопровождается ожогом ко­жи, вызываемым нагревшимся металлом.

Электроофтальмия - поражение глаз, вызванное интенсивным излуче­нием электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ульт­рафиолетовые лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг рас­плавленного металла. Защита от электроофтальмии достигается ношением защитных очков.

Механические повреждения возникают в результате резких непроиз­вольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, крове­носных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызван­ные падением человека с высоты, ударами о предметы в результате непро­извольных движений или потери сознания при воздействии тока. Механиче­ские повреждения являются, как правило, серьезными травмами, требую­щими длительного лечения.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма про­ходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические удары условно делятся на сле­дующие четыре степени: I - судорожное сокращение мышц без потери соз­нания; II - судорожное сокращение мышц, потеря сознания, но сохранение дыхания и работы сердца; III - потеря сознания и нарушение сердечной дея­тельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV - клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения. Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть: прекращение рабо­ты сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Электрический шок - своеобразная тяжелая нервно- рефлекторная ре­акция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровож­дающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить полное выздоровление как результат своевременного лечебного вмешательства или гибель организма из-за пол­ного угасания жизненно важных функций.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:

величины тока и напряжения;

электрического сопротивления человека;

продолжительности воздействия электрического тока;

пути тока через тело человека;

рода и частоты электрического тока;

условий внешней среды.

Основным фактором, обуславливающим исход поражения электри­ческим током, является сила тока, проходящего через тело человека. Напряжение, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет значение то­ка.

Ощутимый ток - электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения. Пороговый ощутимый ток - 0,6-1,5 мА.

Неотпускающий ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый неотпускающий токсоставляет 10-15 мА.

Фибрилляционный ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА. Фибрилляционный ток может достичь 5 А. При токе свыше 5 А происходит мгновенная остановка сердца.

Тело человека является проводником электрического тока, неодно­родным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется, главным образом, сопротивлением кожи.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних систем и органов тела составляет всего 300-500 Ом. В качестве расчетной величины при переменном токе промыш­ленной частоты принимают активное сопротивление тела человека равным 1000 Ом. В действительности сопротивление тела человека не является по­стоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе от состоя­ния кожи, состояния окружающей среды, параметров электрической цепи и других. Повреждение рогового слоя (порезы, царапины, ссадины) снижают сопротивление тела до 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током. Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом.

С уве­личением силы тока и времени его прохождения сопротивление тела чело­века падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приво­дит к расширению ее сосудов, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потоотделения. С ростом напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300-500 Ом).

Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека. Продолжительное действие тока приводит к тяжелым, а иногда и смертельным поражениям.

Путь прохождения тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и другие. Влияние пути тока на исход поражения определяется также сопротивлением кожи на различных участ­ках тела. Возможных путей тока в теле человека, которые называются также петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока: рука -рука, рука - ноги, и нога - нога. Наиболее опасны петли голова - руки и голова - ноги, но эти петли возникают относительно редко.

Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного, т.к. пороговые значения возрастают в 4-5 раз. Это по­ложение справедливо лишь для напряжений до 250-300 В. При более высо­ких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц).

Для переменного тока играет роль также и его частота. С увеличени­ем частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через человека, а следовательно повышается опасность поражения. Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 100 Гц.

Установлено, что физически здоровые и крепкие люди лете перено­сят электрические удары. Повышенной восприимчивостью к электрическо­му току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, сердечно­-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными бо­лезнями и т.п.

Состояние окружающей воздушной среды, а также окружающая об­становка могут существенным образом влиять на опасность поражения то­ком. Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающее дей­ствующие на изоляцию электроустановок, а также высокая температура ок­ружающего воздуха, понижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

Основные причины поражения электрическим током.

1. Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением в результате

ошибочных действий при проведении работ;

неисправности защитных средств.

2. Появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования в результате

повреждения изоляции токоведущих частей;

замыкание фазы сети на землю;

падение провода (находящегося под напряжением) на конструктивные части электрооборудования и т.п.

3. Появление напряжения на отключенных токоведущих частях в ре­зультате

ошибочного включения отключенной установки;

замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями;

разряда молнии в электроустановку и других причин.

4. Возникновение напряжения шага на участке земли, где находится человек, в результате

замыкания фазы на землю;

выноса потенциала протяженным токопроводящим предметом (трубо­проводом, железнодорожными рельсами);

неисправностей в устройстве защитного заземления и другие.

Все случаи поражения че­ловека током в результате электрического удара возможны лишь при замы­кании электрической цепи через тело человека, то есть при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует не­которое напряжение.

Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения.

Напряжение прикосновения 20 В считается безопасным в сухих помещениях, т.к. ток, проходящий через тело человека будет ниже порогового неотпускающего и человек, получивший электрический удар, сразу оторвет руки от металлических частей оборудования.

В сырых помещениях безопасным считается напряжение 12 В.

Напряжением шага называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании ихногами человека. Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается и на расстоянии, пример­но равном 20 м, может быть принято равным нулю. Поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, после чего цепь тока замыкается на теле через жиз­ненно важные органы.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: