Классификация неионизирующих электромагнитных полей. Характеристики

Электромагнитное поле (ЭМП) – это особая форма материи, представляющая собой взаимосвязанные электрическое и магнитное поля. На практике для характеристики электромагнитной обстановки используют термины «электрическое поле», «магнитное поле», « электромагнитное поле». Электрическое поле создается зарядами, а его величина характеризуется напряженностью (Е, единица измерения В/м). Магнитное поле создается при движении электрических зарядов по проводнику. Оно характеризуется напряженностью магнитного поля (Н, единица измерения А/м) и магнитной индукцией (В, единица измерения Тл – Тесла). Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле - вихревое электрическое поле: обе компоненты, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне) (рис. 1.).

Рисунок 1- Характеристики и параметры ЭМП

Все существующие электромагнитные излучения (ЭМИ) различаются частотой колебаний и длиной волн. Они сгруппированы по видам излучения и обладают различающимися между собой физической природой и биологическим действием на организм человека. Виды классификаций ЭМП приведены на рисунке 2

Рисунок 2 - Виды классификаций электромагнитных излучений

ЭСП – электростатическое поле; ПМП – постоянное магнитное поле; ЭМП РЧ –электромагнитное поле радио частоты; ИК и УФ – инфракрасное и ультрафиолетовое излучения оптического диапазона; ГМП – геомагнитное поле

Область распространения электромагнитных волн от источника излучения условно разделяют на три зоны: ближнюю (имеющую радиус менее 1/6 длины волны), промежуточную и дальнюю (расположенную на расстоянии более 1/6 длин волн от источника). В зоне индукции (ЭМ поле еще не сформировалось, электрическое и магнитное поля действуют отдельно), в зоне излучения ЭМ поле сформировано. Радиус зоны индукции зависит от длины волны излучения. Для токов промышленных частот размер промежуточной зоны уходит на несколько десятков километров. Начиная с СВЧ, зона индукции становится маленькой, волновая зона становится большой и человек оказывается в волновой зоне (табл. 1). Электромагнитные поля биологически активны – живые существа реагируют на их воздействие. Однако у человека нет специального органа чувств для определения ЭМП (за исключением оптического диапазона). Наиболее чувствительны к электромагнитным полям центральная нервная система, сердечно-сосудистая, гормональная и репродуктивная системы.

Таблица 1 – Зоны воздействия ЭМП

Ближняя зона	Промежуточная зона	Дальняя зона
Воздействие ЭМП характеризуется: -напряженностью электрической составляющей поля (Е, В/м) - напряженностью магнитной составляющей поля (Н, А/м)	Воздействие ЭМП характеризуется: -напряженностью электрической составляющей поля (Е, В/м) - напряженностью магнитной составляющей поля (Н, А/м) - плотностью потока энергии (П, Вт/м2)	Воздействие ЭМП оценивается плотностью потока энергии (П, Вт/м2)

Воздействие электростатического поля (ЭСП) на человека связано с протеканием через него слабого тока. Они достаточно широко используются в промышленности для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов и т. д. Вместе с тем существует целый ряд производств и технологических процессов по изготовлению, обработке и транспортировке диэлектрических материалов, где отмечается образование электростатических зарядов и полей, вызванных электризацией перерабатываемого продукта (текстильная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, химическая промышленность и др.). В энергосистемах ЭСП образуются вблизи работающих электроустановок, распределительных устройств и ЛЭП постоянного тока высокого напряжения. При этом имеет место также повышенная ионизация воздуха и возникновение ионных токов. ЭСП — фактор, обладающий сравнительно низкой биологической активностью. Выявляемые у работающих в условиях воздействия ЭСП нарушения носят, как правило, функциональный характер и укладываются в рамки астеноневротического синдрома и вегетососудистой дистонии. В симптоматике преобладают субъективные жалобы невротического характера (головная боль, нарушение сна, ощущение «удара током» и т. п.). Объективно обнаруживаются не резко выраженные функциональные сдвиги, не имеющие каких-либо специфических проявлений. Кровь устойчива к воздействию ЭСП. Отмечается лишь некоторая тенденция к снижению показателей красной крови (эритроциты, гемоглобин), незначительному лимфоцитозу и моноцитозу. Электростатическое поле, помимо собственно биофизического воздействия на человека, обусловливает накопление в пространстве пыли, которая затем с вдыхаемым воздухом попадает в организм и может вызвать бронхо-легочные заболевания и аллергические реакции.

Нормирование электростатических полей осуществляется с учетом времени пребывания в поле в соответствие с ГОСТ 12.1.045. Нормируемым параметром является напряженность электростатического поля Е, кВ/м.

Источниками постоянных магнитных полей (ПМП) на рабочих местах являются постоянные магниты, электромагниты, сильноточные системы постоянного тока (линии передачи постоянного тока, электролитные ванны и др. электротехнические устройства). Постоянные магниты и электромагниты широко используются в приборостроении, в магнитных шайбах подъемных кранов и др. фиксирующих устройствах, в магнитных сепараторах, устройствах для магнитной обработки воды, магнитогидродинамических генераторах (МГД), установках ядерного магнитного резонанса (ЯМР). При воздействии ПМП могут наблюдаться нарушение функции нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в составе крови. При локальном действии магнитных полей (прежде всего, руки) появляется ощущение зуда, бледность и синюшность кожных покровов, отечность и уплотнение, а иногда и ороговение кожи. Оценка и нормирование ПМП осуществляется по уровню магнитного поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в мТл.

Обобщенные реакции организма человека на воздействие электромагнитных полей (ЭМП) приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Действие магнитных и электрических полей

Электромагнитные поля промышленной частоты (ЭМП ПЧ) являются частью сверх низкочастотного диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в быту; диапазон ПЧ представлен в нашей стране частотой 50 Гц (в ряде стран Американского континента 60 Гц). Основными источниками ЭМП ПЧ, создаваемыми в результате деятельности человека, являются различные типы производственного и бытового электрооборудования переменного тока, в первую очередь подстанции и воздушные ЛЭП сверхвысокого напряжения (СВН). Поскольку соответствующая частоте 50 Гц длина волны составляет 6000 км, человек подвергается воздействию фактора в ближней зоне. Гигиеническая оценка ЭМП ПЧ осуществляется раздельно по электрическому и магнитному полям. При изучении состояния здоровья лиц, подвергавшихся производственным воздействиям ЭМП ПЧ при обслуживании подстанций и воздушных ЛЭП напряжением 220, 330, 400, 500 кВ отмечены изменения состояния здоровья. У персонала, обслуживающего подстанции напряжением 500 кВ, отмечались жалобы неврологического характера (головная боль, повышенная раздражительность, утомляемость, вялость, сонливость), а также нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. Были выявлены некоторые функциональные изменения нервной и сердечно-сосудистой систем в форме вегетативной дисфункции (тахи- и брадикардия, артериальная гипертензия или гипотония, лабильность пульса, гипергидроз). Имеются данные об изменении таких показателей, как содержание холестерина в крови, сдвиг соотношения полов в потомстве, тенденция к увеличению хромосомных аберраций в соматических клетках (лимфоцитах крови).

Нормирование ЭМП осуществляется по ПДУ напряжённости электрического и магнитного полей в зависимости от времени пребывания и регламентируется ГОСТ 12.1.002.

. Применительно к ЭМП токов промышленной частоты (50 Гц) нормируются раздельно напряженности электрического и магнитного полей. Предельное значение напряженности электрического поля Е_пред = 25 кВ/м. При этом нормируется и время пребывания в поле.

Источниками электромагнитных волн радиочастотного диапазона являются трансформаторы, индукционные катушки, радиостанции большой мощности, воздушные линии электропередач с напряжением 1000 В (ВЛ) и т. п. воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона определяется плотность потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывное, прерывистое, импульсное) размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма. Воздействие ЭМИ диапазона радиочастот может проявляться в различной форме – от незначительных изменений в некоторых системах организма до серьезных нарушений во всем организме. Поглощение организмом человека энергии ЭМИ вызывает тепловой эффект. Начиная с определенного предела, организм человека не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, их температура может повышаться. В связи с этим воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей и органов с недостаточно интенсивным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к ожогам роговицы.

При длительном воздействии ЭМИ радиочастотного диапазона даже умеренной интенсивности могут произойти расстройства нервной системы, обменных процессов, изменения состава крови. Могут также наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей. На ранней стадии нарушения носят обратимый характер, но в дальнейшем происходят необратимые изменения в состоянии здоровья, стойкое снижение работоспособности и жизненных сил. Нормирование ЭМИ диапазона радиоволн проводится в соответствии с ГОСТ 12.1.006. В основу нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающий энергетическую нагрузку. В диапазоне частот 60 КГц…300 МГц - по электрической Е магнитной составляющей Н. В диапазоне частот 300 МГц…300ГГц - по плотности потока энергии (ППЭ). Нормирование ЭМП радиочастот диапазона 10-30 кГц осуществляется также раздельно по напряженности электрического Е и магнитного Н полей.

СВЧ-излучение представляет собой энергию электромагнитных колебаний с частотой от 300 до 300 000 МГц и длинами волн от ультракоротких до миллиметровых. Оно распространяется повсеместно со скоростью света, и степень опасности влияния на человека зависит от мощности источника электромагнитных излучений, режима работы излучателей, конструктивных особенностей излучающего устройства, от параметров ЭМП, плотности потока энергии, напряженности поля, времени воздействия, размера облучаемой поверхности, индивидуальных свойств человека, расположения рабочих мест и эффективности защитных мероприятий. Различают тепловое и биологическое воздействие излучения.

Тепловое воздействие является следствием поглощения энергии ЭМП СВЧ-излучения. Чем выше напряженность поля и больше время воздействия, тем сильнее проявляется тепловое воздействие. Плотность потока энергии W = 10 Вт/м², организм не справляется с отводом теплоты, температура тела повышается и начинаются необратимые процессы. Биологическое (специфическое) воздействие проявляется в ослаблении биологической активности белковых структур, в нарушении сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Это воздействие проявляется при интенсивности ЭМП менее теплового порога, который равен 10 Вт/м² (торможение рефлексов, понижение кровяного давления, замедления сокращения сердца, изменения состава крови (появляются лейкоциты, уменьшается содержания эритроцитов)).

Результаты клинических исследований показали, что длительный контакт с ЭМП в СВЧ диапазоне может привести к развитию заболеваний, клиническую картину которого определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Было предложено выделить самостоятельное заболевание - радиоволновая болезнь. Это заболевание, по мнению авторов, может иметь три синдрома по мере усиления тяжести заболевания:

- астенический синдром;

- астено-вегетативный синдром;

- гипоталамический синдром (рис.4).

Рисунок 4 – Действие радиоволн и микроволн

Любое физическое тело, имеющее температуру больше температуры окружающей среды, излучает энергию, которая называется лучистой (тепловой). Тепловые лучи состоят на 2/3 из ИК-лучей, 1/3 - УФ и видимых лучей. Характеризуются общим и местным действием. Энергия ИК излучения при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект, причем наиболее активно коротковолновое излучение, проникающее глубоко в ткани организма и интенсивно поглощаемое водой. Наиболее поражаемые ИК-излучением – кожный покров и органы зрения. При остром поражении возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи. При хроническом облучении появляется стойкое изменение пигментации, красный цвет лица, например у стеклодуов, сталеваров. Реакции организма на воздействие ИК - излучения приведены на рисунке 5. Нормирование инфракрасного (теплового) излучения (ИК-излучения) осуществляется по интенсивности допустимых суммарных потоков излучения с учетом длины волны, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды всоответствии с ГОСТ I2.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96.

Рисунок 5 – Действие ИК-излучений

Ультрафиолетовое излучение, составляющее 5% плотности потока солнечного излучения, - жизненно необходимый фактор, указывающий благотворное стимулирующее действие на организм. Ультрафиолетовое излучение искусственных источников, например, электросварочной дуги, УФ - облучателей, может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений (рис. 6). В умеренных дозах УФИ положительно влияет на организм человека: улучшает обмен веществ, усиливает иммунобиологическую сопротивляемость, стимулирует образование в коже витамина D, препятствующего возникновению рахита.

Рисунок 6 – Действие УФ-излучения

К производственным вредностям относят УФИ, возникающие при электросварке и работе ртутно-кварцевых ламп. В этих случаях облучение кожи может вызвать дерматит с отеком, жжением или зудом, иногда сопровождающийся общими симптомами: повышением температуры тела, появлением головной боли и др. Воздействие УФИ на глаза является причиной профессиональной болезни сварщиков — электроофтальмии. Предупреждению отрицательных последствий, вызываемых УФИ повышенной интенсивности, способствует выполнение ряда мероприятий. К первостепенным из них относят ограничение времени работы и увеличение расстояния до источника излучения. В качестве средств коллективной защиты используют экраны, ширмы и специальные кабины (для сварщиков). Из средств индивидуальной защиты кожных покровов работающих применяют спецодежду и рукавицы, а глаз и лица — щитки, шлемы и очки со светофильтрами в зависимости от вида работ и интенсивности облучения.

Лазерное излучение (ЛИ) - представляет собой особый вид ЭМИ, отличие которого от других видов излучения заключается в монохроматичности и высокой степени направленности. Лазеры представляют собой устройства, которые генерируют оптическое излучение большой мощности в определенной узкой области длины волны. Они позволяют сконцентрировать огромную энергию на очень небольшой площади и достичь при этом температуры в несколько миллионов градусов. Лазеры широко применяют в медицине (офтальмологии, хирургии), металлургии (для сверления отверстий, дефектоскопии материалов, сварки, плавки и резания самых тугоплавких металлов), в военной и космической технике.

При работе с лазерными установками обслуживающий персонал может подвергаться воздействию прямого, рассеянного и отраженного лазерного излучения, светового, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, электромагнитных полей в диапазоне ВЧ и СВЧ от генераторов накачки и даже прямому импульсу лазерного излучения при грубом нарушении правил безопасности. Кроме того, возможны повышенная загазованность и запыленность воздуха в результате его радиолиза и взаимодействия лазерного луча с мишенью. Наибольшее влияние оказывают рассеянные и отраженные от стекла, металла и внутренних поверхностей помещения лучи. Особенно опасно попадание лучей в глаза, так как роговица и хрусталик фокусируют излучение на сетчатке и концентрируют его, что может вызвать ее ожог, а иногда и образование отверстий в молекулярной области. При оценке биологического действия различают прямое, отражённой и рассеянное ЛИ. Эффекты воздействия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями и зависят от длины волны и частоты импульсов. Реакция организма человека на воздействие лазерного излучения приведены на рисунке 7.

При нормировании ЛИ устанавливают предельно допустимые уров­ни ЛИ для двух условий облучения — однократного и хронического, для трех диапазонов длин волн: 180...300 нм, 380... 1400 нм, 1400... 100 000 нм. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н и облученность Е.

Рисунок 7 – Действие лазерного излучения

Вопрос 2 Нормирование неионизирующего излучения

Нормирование ЭМП осуществляется по ПДУ напряжённости электрического и магнитного полей в зависимости от времени пребывания и регламентируется ГОСТ 12.1.002.

Допустимое время пребывания в электрическом поле (ЭП) напряжённостью 5 - 20 кВ/м определяется по формуле:

,

(1)

где Т – время пребывания, ч;

Е - напряжённость ЭП, кВ/м.

Нормирование электростатических полей осуществляется с учетом времени пребывания в поле в соответствие с ГОСТ 12.1.045. Нормируемым параметром является напряженность электростатического поля Е, кВ/м. Предельное значение этой величины Е_ПДУ = 60 кВ/м при условии пребывания в зоне воздействия поля не более 1 часа. В диапазоне напряженностей 20-60 кВ/м устанавливается допустимое время пребывания в поле без средств защиты Т_доп

,

(2)

где T_доп – допустимое время без СИЗ, ч;

E_ПДУ – ПДУ напряжённости ЭСП, ЕПДУ = 60 кВ/м;

E_ф – фактическое значение напряжённости, кВ/м.

При напряженности менее 20 кВ/м пребывание персонала в электростатическом поле не ограничивается.

На рабочих местах с ПЭВМ напряженность электростатического поля не должна превышать 15 кВ/м.

Оценка и нормирование ПМП осуществляется по уровню магнитного поля дифференцированно в зависимости от времени его воздействия на работника за смену для условий общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Уровень ПМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в мТл. ПДУ напряженности (индукции) ПМП на рабочих местах представлены в таблице 2.

Таблица 2 – ПДУ постоянного магнитного поля

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) ПМП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью.

Применительно к ЭМП токов промышленной частоты (50 Гц) нормируются раздельно напряженности электрического и магнитного полей. Предельное значение напряженности электрического поля Е_пред = 25 кВ/м. При этом нормируется и время пребывания в поле (таблица 3).

Таблица 3 – Нормирование электрических полей токов промышленной частоты

Напряженности магнитного поля токов промышленной частоты установлены для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (таблица 4).

Таблица 4 – Нормирование магнитных полей токов промышленной частоты

Источниками электромагнитных волн радиочастотного диапазона являются трансформаторы, индукционные катушки, радиостанции большой мощности, воздушные линии электропередач с напряжением 1000 В (ВЛ) и т. п. воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона определяется плотность потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывное, прерывистое, импульсное), размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма. Воздействие ЭМИ диапазона радиочастот может проявляться в различной форме – от незначительных изменений в некоторых системах организма до серьезных нарушений во всем организме. Поглощение организмом человека энергии ЭМИ вызывает тепловой эффект. Начиная с определенного предела организм человека не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, их температура может повышаться.. в связи с этим воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей и органов с недостаточно интенсивным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к ожогам роговицы. При длительном воздействии ЭМИ радиочастотного диапазона даже умеренной интенсивности могут произойти расстройства нервной системы, обменных процессов, изменения состава крови. Могут также наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей (рисунок 8). На ранней стадии нарушения носят обратимый характер, но в дальнейшем происходят необратимые изменения в состоянии здоровья, стойкое снижение работоспособности и жизненных сил.

СВЧ-излучение представляет собой энергию электромагнитных колебаний с частотой от 300 до 300 000 МГц и длинами волн от ультракоротких до миллиметровых. Оно распространяется повсеместно со скоростью света, и степень опасности влияния на человека зависит от мощности источника электромагнитных излучений, режима работы излучателей, конструктивных особенностей излучающего устройства, от параметров ЭМП, плотности потока энергии, напряженности поля, времени воздействия, размера облучаемой поверхности, индивидуальных свойств человека, расположения рабочих мест и эффективности защитных мероприятий. Различают тепловое и биологическое воздействие излучения.

Рисунок 8 – Действие радиоволн и микроволн

Тепловое воздействие является следствием поглощения энергии ЭМП СВЧ-излучения. Чем выше напряженность поля и больше время воздействия, тем сильнее проявляется тепловое воздействие. Плотность потока энергии W = 10 Вт/м², организм не справляется с отводом теплоты, температура тела повышается и начинаются необратимые процессы.

Биологическое (специфическое) воздействие проявляется в ослаблении биологической активности белковых структур, в нарушении сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Это воздействие проявляется при интенсивности ЭМП менее теплового порога, который равен 10 Вт/м² (торможение рефлексов, понижение кровяного давления, замедления сокращения сердца, изменения состава крови (появляются лейкоциты, уменьшается содержания эритроцитов)).

Результаты клинических исследований показали, что длительный контакт с ЭМП в СВЧ диапазоне может привести к развитию заболеваний, клиническую картину которого определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Было предложено выделить самостоятельное заболевание - радиоволновая болезнь. Это заболевание, по мнению авторов, может иметь три синдрома по мере усиления тяжести заболевания:

- астенический синдром;

- астено-вегетативный синдром;

- гипоталамический синдром.

Нормирование ЭМИ диапазона радиоволн проводится в соответствии с ГОСТ 12.1.006. В основу нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающий энергетическую нагрузку.

В диапазоне частот 60 КГц…300 МГц - по электрической Е магнитной составляющей Н. В диапазоне частот 300 МГц…300ГГц - по плотности потока энергии (ППЭ).

Предельно допустимое значение ППЭ определяется по формуле:

,

(3)

где k - коэффициент ослабления биологической эффективности (к=10 для вращающихся антенн);

Э_ПДУ – ПДУ энергетической нагрузки,

Т – время пребывания в зоне ЭМИ, ч.

Нормирование ЭМП радиочастот диапазона 10-30 кГц осуществляется также раздельно по напряженности электрического Е и магнитного Н полей. Предельно допустимые значения при воздействии ЭМП в течение всей смены составляют по Е – 500 В/м, по Н – 50 А/м, а при продолжительности до 2 часов за смену соответственно 1000 В/м и 100 А/м.

Нормирование ЭМП радиочастот диапазона 30 кГц – 300 ГГц осуществляется по величине энергетической экспозиции ЭЭ, которая рассчитывается по формулам

,

(4)

Для диапазона частот 30 кГц – 300 МГц (1.63)

ЭЭ_ППЭ = ППЭ·Т, (Вт/м²) ч Для диапазона частот 300 МГц – 300 ГГц (1.64)

Предельно допустимые значения ЭЭ приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Нормирование ЭЭ в диапазоне частот 30 кГц-300 ГГц

Кроме того, для диапазона частот 30 кГц – 300 ГГц нормируются максимально допустимые значения напряженностей электрического и магнитного полей и плотности потока энергии (таблица 6).

Таблица 6 - Нормирование ЭМП радиочастот в диапазоне 30 кГц – 300 ГГц

Любое физическое тело, имеющее температуру больше температуры окружающей среды, излучает энергию, которая называется лучистой (тепловой). Тепловые лучи состоят на 2/3 из ИК-лучей, 1/3 - УФ и видимых лучей. Характеризуются общим и местным действием.

Энергия ИК - измерения при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект, причем наиболее активно коротковолновое излучение, проникающее глубоко в ткани организма и интенсивно поглощаемое водой. Наиболее поражаемые ИК-излучением – кожный покров и органы зрения. При остром поражении возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи. При хроническом облучении появляется стойкое изменение пигментации, красный цвет лица, например у стеклодуов, сталеваров. Реакции организма на воздействие ИК - излучения приведены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Действие ИК-излучений

Нормирование инфракрасного (теплового) излучения (ИК-излучения) осуществляется по интенсивности допустимых суммарных потоков излучения с учетом длины волны, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды всоответствии с ГОСТ I2.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96.

Ультрафиолетовое излучение, составляющее 5% плотности потока солнечного излучения, - жизненно необходимый фактор, указывающий благотворное стимулирующее действие на организм. Ультрафиолетовое излучение искусственных источников, например, электросварочной дуги, УФ - облучателей, может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений (рисунок 10).

Рисунок 10 – Действие УФ-излучения

В умеренных дозах УФИ положительно влияет на организм человека: улучшает обмен веществ, усиливает иммунобиологическую сопротивляемость, стимулирует образование в коже витамина D, препятствующего возникновению рахита.

К производственным вредностям относят УФИ, возникающие при электросварке и работе ртутно-кварцевых ламп. В этих случаях облучение кожи может вызвать дерматит с отеком, жжением или зудом, иногда сопровождающийся общими симптомами: повышением температуры тела, появлением головной боли и др. Воздействие УФИ на глаза является причиной профессиональной болезни сварщиков — электроофтальмии.

Предупреждению отрицательных последствий, вызываемых УФИ повышенной интенсивности, способствует выполнение ряда мероприятий. К первостепенным из них относят ограничение времени работы и увеличение расстояния до источника излучения. В качестве средств коллективной защиты используют экраны, ширмы и специальные кабины (для сварщиков). Из средств индивидуальной защиты кожных покровов работающих применяют спецодежду и рукавицы, а глаз и лица — щитки, шлемы и очки со светофильтрами в зависимости от вида работ и интенсивности облучения.

Интенсивность и спектр УФИ можно измерить приборами ИКС-10, ИКС-12, ИКС-14идр.

Гигиеническое нормирование УФИ в производственных помещениях осуществляется по СН 4557—88, которые устанавливают допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волн при условии защиты органов зрения и кожи.

Допустимая интенсивность УФ-облучения работающих при неза­щищенных участках поверхности кожи не более 0,2 м² (лицо, шея, кисти рук и др.) общей продолжительностью воздействия излучения 50 % рабочей смены и длительности однократного облучения свыше 5 мин и более не должно превышать 10 Вт/м² для области УФА и 0,01 Вт/м² — для области УФВ. Излучение в области УФС при указан­ной продолжительности не допускается.

При использовании специальной одежды и средств защиты лица и рук, не пропускающих излучение (кожа, ткани с пленочным покрытием и т. п.), допустимая интенсивность облучения в области УФВ + УФС (200...315 нм) не должна превышать 1 Вт/м².

Лазерное излучение (ЛИ) - представляет собой особый вид ЭМИ, отличите которого от других видов излучения заключается в монохроматичности и высокой степени направленности.

Лазеры представляют собой устройства, которые генерируют оптическое излучение большой мощности в определенной узкой области длины волны. Они позволяют сконцентрировать огромную энергию на очень небольшой площади и достичь при этом температуры в несколько миллионов градусов. Лазеры широко применяют в медицине (офтальмологии, хирургии), металлургии (для сверления отверстий, дефектоскопии материалов, сварки, плавки и резания самых тугоплавких металлов), в военной и космической технике.

При работе с лазерными установками обслуживающий персонал может подвергаться воздействию прямого, рассеянного и отраженного лазерного излучения, светового, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, электромагнитных полей в диапазоне ВЧ и СВЧ от генераторов накачки и даже прямому импульсу лазерного излучения при грубом нарушении правил безопасности. Кроме того, возможны повышенная загазованность и запыленность воздуха в результате его радиолиза и взаимодействия лазерного луча с мишенью. Наибольшее влияние оказывают рассеянные и отраженные от стекла, металла и внутренних поверхностей помещения лучи. Особенно опасно попадание лучей в глаза, так как роговица и хрусталик фокусируют излучение на сетчатке и концентрируют его, что может вызвать ее ожог, а иногда и образование отверстий в молекулярной области. У работающих с лазерами возможны кожные поражения и изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы.

По степени опасности для работающих лазеры делят на четыре класса:

I — выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи;

II — оно представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отраженным излучением;

III — существует опасность облучения глаз прямым, зеркально отраженным и диффузно отраженным излучением на расстоянии 0,1 м от диффузно отражающей поверхности, а также опасность облучения кожи прямым и зеркально отраженным излучением;

IV — выходное излучение представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 0,1 м от диффузно отражающей поверхности.

Все лазеры и помещения с лазерами II, III и IV классов маркируют знаками лазерной опасности. Лазеры II...IV классов снабжают сигнальными устройствами, работающими с момента начала генерации до ее окончания. Для ограничения распространения излучения за пределы обрабатываемых материалов лазеры III, IV классов оснащают экранами, изготовленными из огнестойкого, неплавящегося и светопоглощающего материала. Лазеры IV класса устанавливают в отдельных помещениях с матовой отделкой внутренних поверхностей ограждающих конструкций и дверью, имеющей блокировку. Управление такими лазерами должно быть дистанционным.

При оценке биологического действия различают прямое, отражённой и рассеянное ЛИ. Эффекты воздействия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями и зависят от длины волны и частоты импульсов. Реакция организма человека на воздействие лазерного излучения приведены на рисунке 11.

Рисунок 11 – Действие лазерного излучения

При нормировании ЛИ устанавливают предельно допустимые уров­ни ЛИ для двух условий облучения — однократного и хронического, для трех диапазонов длин волн: 180...300 нм, 380... 1400 нм, 1400... 100 000 нм. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н и облученность Е.

Гигиеническая регламентация ЛИ производится по Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров — СН 5804—91.

Для определения ПДУ (Н_ПДУ и Е_ПДУ) при воздействии ЛИ на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1 • 10^-3 м (площадь апертуры .S_а = 10^-6 м²). Для определения Яццу и Ещу при воздействии ЛИ на глаза в диапазонах 180...380 нм и 1400... 100 000 нм усреднение производится также по апертуре (зрачка) диаметром 1,1-10^-3 м, в диапазоне 380...1400 нм — по апертуре диаметром 7 -10^-3м.

Нормируются также энергия W имощность Р излучения, прошед­шего через указанные ограничивающие апертуры. ПДУ ЛИ существен­но различаются в зависимости от длины волны, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов; установлены раздельные ПДУ при воздействии на глаза и кожу.

Световое излучение поглощается непрозрачными материалами, и может вызывать массовые возгорания зданий и материалов, а так же ожоги кожи и поражение глаз. Дальность распространения светового излучения сильно зависит от погодных условий. Облачность, задымленность, запыленность сильно снижают эффективный радиус его действия.

Световое излучение вызывает ожоги кожи, степень которых зависит от силы бомбы и удаленности от эпицентра (таблица 7).

Таблица 7 – Степени тяжести ожогов от светового излучения

Для ожога I степени характерно покраснение и отек кожи. При ожогах II степени на фоне отечной кожи имеются пузыри разных размеров, наполненные прозрачной желтоватой жидкостью. Ожоги III степени сопровождаются омертвением глубоких слоев кожи, а при ожогах IV степени омертвевают кожа и подлежащие ткани (подкожная жировая клетчатка, мышцы, кости).

Широкополосное световое излучение больших энергий характеризуется световым импульсом, действие которого на организм приводит к ожогам от­крытых участков тела, временному ослеплению или ожогам сетчатки глаз. Ми­нимальная ожоговая доза для светового излучения составляет 3-8 Дж/см².с, за время мигательного рефлекса - 0,15 с. Сетчатка может быть повреждена при длительном воздействии света умеренной интенсивности, в особенности при воздействии голубой части спектра 400-550 нм, оказывающей на сетчатку глаза специфическое фотохимическое воздействие.

Электромагнитный импульс является поражающим фактором ядерного оружия, он выводит из строя или ухудшает работу радиоэлектронных средств, средств проводной связи и систем электроснабжения.

ЭМИ наземного ядерного взрыва характеризуется амплитудой напряженности поля и формой импульса изменения поля с течением времени. Это одиночный однополярный импульс с очень крутым передним фронтом, длительность которого определяется длительностью мгновенного гамма импульса и составляет несколько сотых долей микросекунды, и спадающий подобно импульсу от молниевого разряда по экспоненциальному закону в течение нескольких десятков миллисекунд. Диапазон частот ЭМИ до 100 Мгц, но в основном его энергия распределена около средней частоты (10—15 кгц).

Поскольку амплитуда ЭМИ быстро уменьшается с увеличением расстояния, его поражающее действие — несколько километров от центра (эпицентра) взрыва крупного калибра. Так, при наземном взрыве мощностью 1 Мт вертикальная составляющая электрического поля ЭМИ на расстоянии 4 км — 3 кВ/м, на расстоянии 3 км — 6 кВ/м и 2 км — 13 кВ/м. При ядерном взрыве в результате сильных токов в ионизованном радиацией и световым излучением воздухе возникает сильнейшее переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). Хотя оно и не оказывает никакого влияния на человека, воздействие ЭМИ повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач. Помимо этого большое количество ионов, возникшее после взрыва, препятствует распространению радиоволн и работе радиолокационных станций. Этот эффект может быть использован для ослепления системы предупреждения о ракетном нападении.

Наибольшую опасность ЭМИ представляет для аппаратуры необорудованной специальной защитой, даже если она находится в особо прочных сооружениях, способных выдерживать большие механические нагрузки от действия ударной волны ядерного взрыва. ЭМИ для такой аппаратуры является главным поражающим фактором.
Линии электропередач и их оборудование, рассчитанные на напряжение десятков — сотен киловольт, являются устойчивыми к воздействию электромагнитного импульса.
Необходимо также учитывать одновременность воздействия импульса мгновенного гамма-излучения и ЭМИ: под действием первого — увеличивается проводимость материалов, а под действием второго — наводятся дополнительные электрические токи. Кроме того, следует учитывать их одновременное воздействие на все системы, находящиеся в районе взрыва. На кабельных и воздушных линиях, попавших в зону мощных импульсов электромагнитного излучения, возникают (наводятся) высокие электрические напряжения. Наведенное напряжение может вызывать повреждения входных цепей аппаратуры на довольно удаленных участках этих линий.

Оценка и нормирование уровня ослабления геомагнитного поля производится на основании определения его интенсивности внутри помещения, объекта, технического средства и в открытом пространстве на территории, прилегающей к месту его расположения, с последующим расчетом коэффициента ослабления ГМП (К_О^ГМП).

Интенсивность ГМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в Тл (мкТл, нТл), которые связаны между собой следующим соотношением:

,

(5)

где m₀ = 4 p 10^-7 Гн/м – магнитная постоянная,

при этом 1 А/м ~ 1,25 мкТл, 1мкТл ~ 0,8 А/м.

Коэффициент ослабления интенсивности ГМП (К_О^ГМП)равен отношению интенсивности ГМП открытого пространства (Н_O или В_O) к его интенсивности внутри помещения (Н_В или В_В):

,

(6)

где ôН₀ô- модуль вектора напряженности магнитного поля в открытом пространстве;

ôН_Вô- модуль вектора напряженности магнитного поля внутри помещения;

или

,

(7)

где ôВ₀ô- модуль вектора магнитной индукции в открытом пространстве;

ôВ_Вô- модуль вектора магнитной индукции внутри помещения.

Предельно допустимый уровень ослабления интенсивности геомагнитного поля при работе в гипогеомагнитных условиях до 2 часов за смену устанавливается равным 4.

Предельно допустимый уровень ослабления интенсивности геомагнитного поля при работе в гипогеомагнитных условиях более 2 часов за смену устанавливается равным 2.

Предельно допустимый уровень ослабления интенсивности геомагнитного поля в жилых помещениях, в общественных зданиях (детских, учебных и медицинских учреждениях и др.), устанавливается равным1,5