Взаимодействие человека с опасными факторами производственной среды Электромагнитные

Взаимодействие человека с опасными факторами производственной среды. Электромагнитные поля Лекция 6 по безопасности жизнедеятельности лектор к. х. н. доцент кафедры «Промышленная и экологическая безопасность» Подолина Елена Алексеевна

План лекции Электромагнитные поля; Статическое и атмосферное электричество; Ионизирующее излучение; Источники, природа возникновения, воздействие на организм человека, нормирование и меры защиты.

§ 1. Электромагнитные поля производственных установок оценивают в двух частотных диапазонах (f=3 -300 Гц) и радиочастот (f=60 к. Гц-300 ГГц). В зависимости от энергии фотонов его подразделяют на область неионизирующих излучений. В гигиенической практике к неионизирующим излучениям относятся электрические и магнитные поля. Источники электромагнитных полей Промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач, распределительные устройства, устройства защиты и автоматики Радиочастот являются установки зонной плавки, высокочастотные элементы установок: индукторы, трансформаторы, конденсаторы, фидерные линии, электронно-лучевые трубки

Электромагнитное поле непрерывно распределено в пространстве, распространяется в воздухе со скоростью света, воздействует на заряженные частицы и токи. Переменное электромагнитное поле – совокупность двух взаимосвязанных переменных полей – электрического и магнитного, которые характеризуются напряженностью. Область распространения электромагнитных полей разделяется на зоны: ближнюю (индукции) и дальнюю (излучения или волновую). В зоне индукции бегущая электромагнитная волна еще не сформировалась, электрическое и магнитное поля считаются не зависящими одно от другого, поэтому облучение в этой зоне характеризуется напряженностями обеих составляющих поля: электрической и магнитной. В волновой зоне электрическое и магнитное поля связаны, электромагнитное поле распространяется в виде бегущих сферических волн, а облучение в этой зоне оценивается плотностью потока энергии. В этой зоне находятся рабочие места по обслуживанию сверхвысокочастотной аппаратуры. Энергия электромагнитного поля поглощается тканями человека, превращаясь в теплоту. Тепловой эффект возникает за счет переменной поляризации диэлектрика и токов проводимости в жидких составляющих тканей, крови. Если механизм терморегуляции тепла не способен рассеять избыточное тепло, то возможно повышение температуры тела. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением. При действии поля происходит поляризация макромолекул тканей и ориентация их параллельно электрическим силовым линиям, что может привести к изменению их свойств: нарушению функций сердечнососудистой системы и обмена веществ.

Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического поля Е (к. В/м), напряженности магнитного поля Н (А/м) или индукции магнитного поля В (мк. Тл) частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле на рабочих местах персонала регламентируется Санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами Сан. Пин 2. 2. 4. 119103. Пребывание в электромагнитном поле напряженностью до 5 к. В/м включительно допускается в течение всего рабочего дня. Допустимое время (ч) пребывание в электромагнитном поле напряженностью 5… 20 к. В/м: Т=50/Е – 2 При напряженности электромагнитного поля 20… 25 к. В/м время пребывания персонала в электромагнитном поле не должно превышать 10 мин. предельно допустимый уровень напряженности электромагнитного поля устанавливается равным 25 к. В/м. Влияние электрических полей переменного тока промышленной частоты в условиях населенных мест ограничивается Сан. Пи. Н 2971 -84 «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электростатического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» . В качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля: • внутри жилых зданий 0, 5 к. В/м; • на территории жилой застройки 1 к. В/м; • в населенной местности, вне зоны жилой застройки 5 к. В/м; • на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами I – IV категории 10 к. В/м; • в ненаселенной местности 15 к. В/м; • в труднодоступной местности и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения 20 к. В/м.

Магнитные поля образуются в электроустановках, работающих на токе любого напряжения – вблизи выводов генераторов, токопроводов, силовых трансформаторов. Согласно современным представлением, основным механизмом биологического действия магнитного поля являются вихревые токи, которые индуцируются им в теле человека. При этом реакции организма имеют неспецифический характер, проявляющийся в возникновении изменения функционального состояния нервной, сердечнососудистой, иммунной систем. Оценку воздействия периодического магнитного поля на человека согласно Сан. Пи. Н 2. 2. 4. 1191 – 03 производят на основании двух параметров – интенсивности и продолжительности воздействия. Интенсивность воздействия магнитного поля определяется напряженностью (Н, А/м) или магнитной индукции (В, Тл (теслах). Индукция и напряженность магнитного поля связаны соотношением: В= μ 0∙Н -7 Гн/м – магнитная постоянная. μ 0 =4∙ 10 Предельно допустимые уровни магнитного поля устанавливают в зависимости от длительности пребывания персонала для условий общего и локального воздействия. Время пребывания, ч Допустимые уровни магнитных полей при воздействии общем ≤ 1 2 4 8 Н/В 1600/2000 800/1000 400/500 80/100 локальном Н/В 6400/8000 3200/4000 1600/2000 800/1000

Магнитные поля могут быть постоянные от искусственных магнитных материалов и систем, импульсными, инфранизкочастотными (до 50 Гц), переменными. Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым. Степень воздействия магнитного поля на работающих зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к магнитному полю и режима труда. При действии переменного магнитного поля наблюдаются характерные зрительные ощущения, которые исчезают в момент прекращения воздействия. При постоянной работе в условиях хронического воздействия магнитного поля, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функции нервной, сердечнососудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. Оценку и нормирование постоянного магнитного поля осуществляют по уровню магнитного поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего и локального воздействия. Уровень постоянного магнитного поля оценивают в единицах напряженности магнитного поля Н (А/м) или единицах магнитной индукции В (м. Тл). В соответствии с Сан. Пи. Н 2. 2. 4. 1101 – 03 напряженность магнитного поля на рабочем месте не должна превышать 8 к. А/м. Напряженность магнитного поля линии электропередачи напряжением до 750 к. В обычно не превышает 20… 25 А/м, что не предоставляет опасности для человека.

Электростатическое поля Воздействие электростатического поля – статического электричества – на человека связано с протеканием через него слабого тока. При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на ток возможно механическая травма при ударе о рядом расположенные элементы конструкций, падении с высоты. Исследование биологических эффектов показало, что наиболее чувствительны к электростатическому полю центральной нервной системы, сердечнососудистая система, анализаторы. Люди работающие в зоне воздействия электростатического поля, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна. Характерны своеобразные «фобии» , обусловленные страхом ожидаемого разряда, склонность к психосоматическим расстройствам с повышенной эмоциональной возбудимостью и быстрой истощаемостью, неустойчивостью показателей пульса и артериального давления. Нормирование уровней напряженности электростатического поля осуществляют в соответствии с Сан. Пи. Н 2. 2. 4. 1191 – 03 и ГОСТ 12. 1. 045 - 84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности равен 60 к. В/м в течение 1 ч. При напряженности менее 20 к. В/м время пребывания в электростатического поля не регламентируется. Допустимые уровни напряженности электростатического поля и плотности ионного потока для персонала подстанции и воздушных линий постоянного ультравысокого напряжения установлены СН № 6032 – 91.

Технические меры защиты Для защиты персонала от электромагнитных полей применяют следующие способы и средства: дистанционное управление; экранирование рабочего места и источника излучения; рациональное размещение оборудования в рабочем помещении; применение индивидуальных средств защиты. Выбор способа защиты зависит от диапазона частот излучения, напряженности электромагнитного поля, плотности потока энергии и характера выполняемых работ. Наиболее эффективной является защита рабочих мест от источников электромагнитного излучения экранами, поглощающими или отражающими электромагнитную энергию. Для изготовления экранов используют материалы с высокой электропроводимостью – медь, латунь, алюминий, сталь Поглощающие магнитодиэлектрические пластины изготовляют из материалов с плохой электропроводимостью: прессованные листы резины или пластины из пористой резины, наполненной карбонильным железом. Рабочие места необходимо располагать с учетом экранирования и необходимом удалении от источника излучения, возможно дистанционного управления из экранированных камер. К средствам индивидуальной защиты относят комбинезоны и халаты из металлизированной ткани; для защиты глаз применяют очки, вмонтированные в капюшон, а также спецобубь, средства защиты головы, рук и лица.

§ 2. Ионизирующие излучения Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых с окружающей средой приводит к ее ионизации, т. е. образованию электрических зарядов противоположных знаков Источники ионизирующие излучения Естественные Искусственные радиоактивный фон Земли, создаваемый: космическими лучами (первичными и вторичными); естественными радионуклидами, рассеянными в почве, воде, воздухе рентгеновские установки, электронно-лучевые трубки, ионно-плазменные установки, электронные микроскопы и др.

Характеристики ионизирующего излучения 1. Проникающая способность – способность излучения проникать через вещество Проникающая способность для корпускулярного излучения характеризуется длиной пробега частицы в среде (путь) l – толщиной материала, необходимого для полного поглощения потока ионизирующих частиц Ослабление потока фотонного излучения в веществе подчиняется экспоненциальному закону и характеризуется коэффициентом ослабления μ

2. Ионизирующая способность – способность образовывать заряд. При высокой проникающей способности имеет место низкая ионизирующая способность, и наоборот 3. Активность радиоактивного вещества (А) – число радиоактивных превращений N в этом веществе за время . Единица измерения – беккерель (Бк). Внесистемная единица – Кюри (Ки), 1 Ки = 3, 7∙ 10¹ºБк A = N / , Бк (Ки) 4. Период полураспада – время, в течение которого активность уменьшается вдвое Т 1/2= ln 2, • где – среднее время жизни атомов радиоактивного вещества; Плотность потока энергии – отношение энергии частиц или фотонов ИИ, проникающих за промежуток времени τ в обьем элементарной среды к площади поперечного сечения S q = E / (S ∙ ), Вт/(м²∙с) • 6. Доза излучения – энергия, переданная излучением единице массы среды Экспозиционная доза: X = d / dm, Кл/кг (Р – рентген; 1 Кл/кг=3, 88∙ 10³Р), где: d – полный заряд ионов одного знака в элементарном объеме; dm – масса воздуха в этом объеме Мощность экспозиционной дозы: Px = d. X /d , А/кг (Р/с; 1 А/кг=Кл/(кг∙с)=3, 88∙ 10³Р/с)

Воздействие ионизационного излучения на организм человека Внешнее Облучение организма человека Внутреннее Заболевания, вызванные радиацией могут быть: • острые – большие дозы за малое время (часы, дни) (лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, смерть, острая лучевая болезнь); • хронические – систематическое облучение малыми дозами, превышающими ПДД, в течение длительного времени (года) (лейкемия, опухоли, генетические болезни, хроническая лучевая болезнь) • общее; • местное

Лучевая болезнь 1 степень (легкая) Слабость, утомляемость, головные боли, сонливость 2 степень (средняя) Головные боли, расстройство нервной, пищеварительной систем, малокровие, рвота 3 степень (тяжелая) Признаки, как у 2 степени, только более выраженные, тяжелое состояние

Факторы, определяющие степень поражения ионизирующего излучения 1. Поглощенная доза D, Грей (Гр) – средняя энергия, переданная ИИ веществу в некотором элементарном объеме, деленная на массу вещества в этом объеме (1 Гр =100 рад=1 Дж/кг): D = d. E / dm, Гр Мощность поглощенной дозы – поглощенная доза, отнесенная к единице времени: РD = d. D / d , Гр/с (Рад/с) 2. Вид излучения Эквивалентная доза в данной ткани НТ, Зиверт (Зв) – сумма произведений поглощённой дозы, созданной в данном органе или ткани Т излучением R, на взвешивающий коэффициент w. R для данного вида излучения R (1 Зв=100 бэр): w. R характеризует зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека от способности ИИ различного вида передавать энергию облучаемой среде Мощность эквивалентной дозы: РH =d. H / d , Зв/с (бэр/с)

3. облучаемая поверхность (участок тела) – Эффективная доза Еэф, Зв – сумма по всем органам (тканям) Т умноженная на эквивалентную дозу: , Зв (бэр) w. Т – взвешивающий коэффициент для различных органов и тканей Т ( ) Мощность эффективной дозы: РE = d. Eэфф / d , Зв/с (бэр/год) 4. время воздействия , ч 5. индивидуальная чувствительность организма

Меры защиты от ионизирующего излучения Нормирование Установлены 3 категории облучаемых лиц (Сан. Пи. Н 2. 6. 1. 2523 -09 Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): А – персонал (лица, непосредственно работающие с источниками ИИ); Б – персонал (лица, которые не работают непосредственно с источниками ИИ, но по условиям рабочих мест или проживания могут подвергаться воздействиям); В – все население (включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности)

Для категорий облучаемых лиц устанавливаются 3 класса нормативов: ‒ основные пределы доз (ПД); ‒ допустимые уровни; ‒ рабочие контрольные уровни Нормированные величины Эффективная доза, Еэф Эквивалентная доза, HT: в хрусталике в коже, кистях, стопах Основные дозовые пределы Категория А Категория В 20 м. Зв/год за любые 1 м. Зв/год за любые последовательные 5 лет, но последовательные 5 лет, не более 50 м. Зв/год но не более 5 м. Зв/год 150 м. Зв/год 500 м. Зв/год 15 м. Зв/год 50 м. Зв/год Предел допустимой дозы - это такой годовой уровень облучения персонала, который при равномерном накоплении в течение 50 лет не оказывает вредных последствий на организм человека и его потомство

Меры защиты от ионизирующего излучения Организационные меры защиты Классификация радиационных объектов по потенциальной опасности (СП 2. 6. 1. 2612 -10 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/2010) I категория – радиационные объекты, при аварии на которых возможно их радиационное воздействие на население и могут потребоваться меры по его защите II категория – объекты, радиационное воздействие которых при аварии ограничивается территорией СЗЗ III категория – объекты, радиационное воздействие при аварии которых ограничивается территорией объекта IV категории – объекты, радиационное воздействие при аварии на которых ограничивается помещениями, где проводятся работы с источниками излучения

СП 2. 6. 1. 2612 -10 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/2010) Радионуклиды как потенциальные источники внутреннего облучения разделяются на 4 группы радиационной опасности радионуклидов в зависимости от минимально значимой активности (МЗА): • • группа А - радионуклиды с МЗА 10³ Бк; группа Б - радионуклиды с МЗА 10(4) и 10(5) Бк; группа В - радионуклиды с МЗА 10(6) и 10(7) Бк; группа Г - радионуклиды с МЗА 10(8) Бк и более 3 класса работ с радиоактивными веществами (ОСПОРБ 99/2010): Работа в I классе (самый опасный) - в отдельных зданиях с отдельным входом через санпропускник Работы с источниками II-го класса должны осуществляться в отдельном, специально оборудованном помещении, расположенном изолировано от др. помещений – в отдельном отсеке или крыле здания, должны иметь специально оборудованный вход (санпропускник или душ и пункт дозиметрического контроля) Работы с источниками III-го класса могут проводиться в общем помещении, удовлетворяющем требованиям, предъявляемым к химическим лабораториям.

q к работе с источниками ИИ (персонал группы А) допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний; q предварительные и периодические медицинские осмотры; q обучение, инструктаж и проверка знаний правил безопасного ведения работ на данном участке и действующих в организации правил и инструкций; q эксплуатирующая организация обеспечивает сохранность источников излучения (регистрация, ежегодная инвентаризация); q радиоактивные вещества, не находящиеся в работе, хранятся в специально отведенных местах или в хранилищах доступ посторонним в которые запрещен. Они должны иметь знак радиационной опасности, являющийся предупредительным и предназначенный для привлечения внимания к объектам радиационной опасности. q своевременное списание и сдача на переработку и захоронение; q транспортировка осуществляется на специальных транспортных средствах, имеющих санитарно-эпидемиологическое заключение, в контейнерах

Меры защиты от ионизирующего излучения Технические меры защиты Основные принципы обеспечения радиационной безопасности: • уменьшение мощности источника (защита количеством); • увеличение расстояния от источника до работающего (защита расстоянием); • уменьшение времени работы с источником (защита временем); • экранирование источников (защита экранами). Общие меры: • • • механизация, автоматизация, дистанционное управление, защитное экранирование, герметизация источников

Меры защиты от ионизирующего излучения Средства индивидуальной защиты Зависят от вида излучения: Ø Корпускулярное: защита органов дыхания, поверхности кожи; Ø Фотонное: защита критических органов или защита расстоянием (временем) Спецодежда – халаты, комбинезоны, куртки, брюки, нарукавники Для защиты рук – перчатки Для защиты органов дыхания – респираторы Для глаз – очки со стеклами, содержащими фосфат вольфрама или свинец

Для защиты ног – ботинки с верхом из лавсановой ткани с водоупорной пропиткой, резиновые боты, калоши, бахилы Соблюдение мер личной гигиены: Тщательная очистка кожных покровов (теплая вода с мылом, специальные препараты «Деконтамин» , «Паста 11 б» ) после работ, проведение дозиметрического контроля загрязненной спецодежды, спецобуви, кожи