Безпека життєдіяльності людини та суспільства - Мягченко О.П. - 4.4. Фізико-хімічні забруднення

Поняття про фізико-хімічні забруднення. Фізичні характеристики випромінювань, їх склад. Загальна характеристика неіонізуючих випромінювань, їх біологічна дія. Лазерне випромінювання. Нормативи дії неіонізуючих електромагнітних випромінювань на людину та захист від них. Види радіоактивних випромінювань та розподіл елементів. Одиниці виміру. Джерела випромінювань, що іонізують, методи їх реєстрації. Дія радіоактивних випромінювань на організм людини, тварин, рослин. Дозові межі випромінювань і засоби захисту від них. Критичні групи органів і їхня чутливість до випромінювань. Способи захисту від радіогенетичних пошкоджень. Радіопротектори, їх види та дія.

До фізико-хімічних забруднень відносять електромагнітні (неіонізуючі), радіоактивні (іонізуючі) випромінювання, що мають фізичну природу походження. Проте результат їх дії на об'єкти - живі, неживі виявляється на хімічному рівні організму невластивими йому хімічними реакціями, змінами що порушують природні процеси в ньому. Електромагнітні поля виникають при роботі радіо-, телепередавачів, радіолокаторів, при проходженні електричного току по лініях електропередач (ЛЕП) промислового або побутового призначення. Джерела електромагнітних випромінювань характерні і для побутової, і для виробничої сфер. Випромінювання можуть бути природного або антропогенного походження.

Але незалежно від походження всі випромінювання, при перевищенні граничного рівня, негативно впливають на живі організми, змінюючи насамперед біохімічні властивості і склад клітин, генетичний апарат. Найбільш розповсюджені неіонізуючі небезпечні джерела випромінювань - електричне, магнітне, електромагнітне, гравітаційне поля.

4.4.1. Дії полів різноманітного походження на людину

У сучасному виробництві або використовують поля у різних технологіях (наприклад інформаційні мережі - радіо, телебачення), або вони виникають, як побічні ефекти (передача електричного струму, особливо великої напруги). Поле - форма існування матерії, яка часто може шкідливо впливати на здоров'я людини і тому потрібно знати основні його джерела та методи захисту.

З розвитком енергетики та електрифікації народного господарства, створенням єдиної енергетичної системи країни, розширенням мережі ЛЕП і збільшенням напруги в них до 1150 кВ, з'явилися техногенні джерела, що перевищують природний фон. Вони становлять небезпеку для людини і потребують певних методів захисту. Тому обабіч ЛЕП встановлюють санітарно-захисні зони (СЗЗ), ширина яких залежить від напруги:

На території СЗЗ для ЛЕП із напругою 750 кВ і вище забороняється проведення сільськогосподарських, інших робіт особами молодше 18 років. Помічено, що в смузі потужних ЛЕП припиняється розвиток рослин - дерев, чагарників, біля таких ліній не зустрічаються тварини.

При тривалому хронічному впливі електричного поля (ЕП) відзначаються суб'єктивні розлади у вигляді скарг невротичного характеру: почуття ваги і головний біль у скроневій і потиличній областях, погіршення пам'яті, підвищення стомлюваності, відчуття млявості, слабість, дратівливість, болі в області серця, розлади сну; пригноблений стан, апатія, своєрідна депресія з підвищеною чутливістю до яскравого світла, різких звуків і інших подразників, що з'являються наприкінці робочої зміни. Різноманітні розлади в стані здоров'я працюючих, обумовлені функціональними порушеннями в діяльності нервової і серцево-судинної систем астенічного характеру є одним із перших проявів фахової патології.

Існують гігієнічні нормативи на дію електричних полів і засоби захисту від них. Припустимі рівні напруженості електричних полів встановлює ГОСТ 12.1.002-84 "Електричні поля промислової частоти. Припустимі рівні напруженості і вимоги до проведення контролю на робочих місцях". Стандарт визначає гранично допустимі рівні (ГДР_) напруженості електричного поля (ЕП) частотою 50 Гц для персоналу, який обслуговує електроустановку - не більше 25 кВ/м.

Перебування в ЕП напруженістю більше 25 кВ/м без застосування засобів захисту не припустимо, але в ЕП напруженістю до 5 кВ/м включно припускається перебування протягом робочого дня. При напруженості ЕП більше 20 і до 25 кВ/м час знаходження персоналу не повинен перевищувати 10% часу робочої зміни. Всередині житлових приміщень - не більше 0,5 кВ/м, на селітебній території - не більше 1 кВ/м, в ненаселених територіях (незабудовані території, сільгоспугіддя) - не більше 15 кВ/м, на спецтериторіях - не більш 20 кВ/м. Результати досліджень вчених США показують, що рак мозку в 13 разів частіше трапляється у електриків, чим у людей інших професій.

Шкідливі високовольтні лінії електропередач (ЛЕП), для яких відповідно до СанПіН №2971-84 встановлені гранично допустимі рівні напруженості електричного поля. На ділянках перетину ЛЕП з автомобільними шляхами 1-4 категорій - не більше 10 кВ/м. Неприпустимо, щоб житлові будинки, навчально-виховні заклади знаходилися в таких зонах. Небезпечно будувати поблизу потужних ЛЕП металеві гаражі, хатинки, сараї для зберігання металевого інвентаря, бо можливо ураження людини наведеним електричним струмом.

Припустимий час перебування в ЕП напруженістю від 5 і до 20 кВ/м включно обчислюють за формулою: Т=(50/Е)-2, де: Т - припустимий час перебування в ЕП при відповідному рівні напруженості в годинах; Е - напруженість діючого ЕП у контрольованій зоні, В/м.

Розрахунок залежності припустимої напруженості (Е) від часу перебування в ЕП проводять за формулою: Е=50/(Т+2), де: Т - час перебування в ЕП, години. Припустимий час перебування в ЕП може бути реалізований одноразово або дрібно протягом робочого дня. В інший робочий час напруженість ЕП не повинна перевищувати 5 кВ/м.

До засобів захисту від ЕП на частоті 50 Гц віднесені: а) стаціонарні екрануючі пристрої - козирки, навіси, перегородки; б) переносні (пересувні) екрануючі засоби захисту - навіси, намети, перегородки, щити, парасолі, екрани. До індивідуальних засобів захисту відносять: захисний костюм - куртку і штани, комбінезони, що екранують, головні убори - металева або пластмасова каска для теплого часу року і шапка-вушанка з прокладкою з металізованої тканини для холодного періоду, спеціальне взуття, що має гумову електропровідну підошву, або виконану цілком із електропровідної гуми.

Дуже небезпечне статичне електричне поле, яке часто виникає від тертя хімічно різнорідних речовин, особливо вибухо-, пожежоне-безпечних. Небезпека - від електричної іскри, яка викликає вибух, пожежу. Особливо це важливо у місцях розливу електризуючихся рідин - етилового ефіру, бензолу, бензину (на бензозаправках), етилового спирту. Ємкості в яких їх зберігають повинні бути обов'язково заземлені. Часто в такі рідини додають антистатики. При роботі в умовах, де виникають електричні поля люди-робітники повинні бути захищені. Всі частини стаціонарних, переносних, а також індивідуальних засобів захисту повинні мати електричний контакт між собою і бути заземленими. Припустимий розмір захисного опору заземлення устроїв не більше 10 Ом.

Велике значення мають електромагнітні поля. Це форма матерії, що виникає біля заряджених часток, які рухаються. При відділенні від них вона може існувати самостійно у вигляді електромагнітних хвиль (польова форма матерії), для якої характерна певна довжина хвилі, частота. Основними параметрами електромагнітних коливань є: довжина хвилі, частота коливань (у), швидкість поширення (V). В залежності від частоти коливань електромагнітніих полів виникають електромагнітні випромінювання (ЕМВ), які ділять на ряд діапазонів. Вся шкала електромагнітних хвиль при зменшенні довжини хвилі, але збільшенні її частоти складається з діапазонів: електромагнітні хвилі або радіохвилі, інфрачервоні або теплові хвилі, видимий спектр, ультрафіолетове, рентгенівське випромінювання і гама-промені.

Енергію (Е), яку переносять електромагнітні хвилі визначає формула: Е=hy, де: Ь - постійна Планка (h=6,625.10-34 Дж-сек), V - частота коливань. Отже, чим вище частота ЕМВ, тим більше енергія і тим небезпечніше випромінювання. Тому особливо небезпечними ЕМВ будуть діапазони, починаючи з дуже високої частоти (ДВЧ). Енергія електромагнітних полів характеризується двома складовими - електричною (Е, В/м) та магнітною (Н, Вт/м²). Одиниці виміру інтенсивності енергії ЕМП залежать від довжини хвилі. Енергія від кілометрових до метрових хвиль оцінюється напруженістю електричного поля (Е), від дециметрових до міліметрових характеризує поверхнева густина потоку енергії (Н, Вт/м²=0,1мВт/см²=100мкВт/см² ).

Природне електромагнітне поле Землі також є джерелом енергії і поширюється у вигляді електромагнітних хвиль в діапазоні від 10 мГц до 10 гГц. Цей діапазон включає в себе інфрачервоне (ІЧ), видиме, ультрафіолетове (УФ), яке поділяють на два піддіапазони -м'яке (МУФ) та жорстке (ЖУФ), яке за властивостями близьке до рентгенівського та гама випромінювань - дуже небезпечне.

Генерують електромагнітні поля (ЕМП), або електромагнітні випромінювання (ЕМВ) радіолокатори, гостронаправлені антени кругового огляду, що призводить до значного збільшення інтенсивності ЕМП НВЧ-діапазона і створення на місцевості зони великої протяжності з високою щільністю потоку енергії. З-за цього біля таких об'єктів повинні існувати санітарно-захисні території, на яких сторонні особи не повинні перебувати.

Застосування в промисловості систем, пов'язаних із генеруванням, передачею і використанням енергії електромагнітних коливань супроводжується виникненням у навколишньому середовищі електромагнітних полів. При підвищенні гранично допустимих рівнів (ГДР) впливу електромагнітного поля на людину формується електромагнітне забруднення (параметричне) - електромагнітний смог, який може викликати захворювання.

Експерти ВООЗ (Всесвітня організація охорони здоров'я) оцінюють сучасний ступінь електромагнітного забруднення навколишнього середовища як електромагнітний смог, який за шкідливістю, небезпечністю не поступається хімічними речовинами.

Тривалий вплив поля низької частоти (довгі, наддовгі хвилі) викликає функціональні порушення центральної нервової системи і серцево-судинної системи людини, а також деякі зміни у складі крові, які особливо виражені при високій напруженості електричного поля. Опромінення електромагнітним полем великої інтенсивності може призвести до руйнівних змін у тканинах і органах. Важкі поразки виникають тільки в аварійних випадках і зустрічаються вкрай рідко. На ранніх стадіях порушення в стані здоров'я носять зворотний характер.

Найбільш очевидним ефектом впливу мікрохвиль на організм є нагрівання органів і тканин, що пов'язано з перетворенням поглиненої тканинами ДВЧ-енергії у теплову. Під впливом інтенсивних високо- та дуже високочастотних полів у людей і тварин розвиваються розлади практично всіх життєво важливих органів і систем організму, тому необхідно застосовувати засоби ефективного захисту.

У приміщеннях, де є джерела електромагнітного поля, особливо високочастотного, можуть виникати вторинні випромінювання, навіть у сусідніх приміщеннях. Провідником енергії можуть стати електроосвітлювальна та телефонна мережа. Для запобігання розповсюдження енергії ЕМП треба застосувати електричні фільтри спеціальних конструкцій.

Електромагнітні поля, як і радіоактивні випромінювання, органами почуттів людини, крім світлових та теплових, не сприймаються. Небезпека для людини від електромагнітних випромінювань зростає в міру зменшення довжини хвилі, тобто збільшення частоти коливань. Найнебезпечне гама випромінювання. Це електромагнітне (квантове) випромінювання з великою проникаючою спроможністю і малою спроможністю іонізації, з енергією 0,1-20 МеВ. Його джерелом є космічні об'єкти, деякі радіоактивні елементи, мінерали.

За останні 100 років технічна діяльність людини в розвитку електротехнологій, електроенергетики (електрифікований транспорт, радіозв'язок і телебачення, космічні системи радіоспостере-джень і глобальні інформаційні мережі) створила поля, які в багато разів перевищують природні. Так, перша дизель-генераторна електростанція в Києві з'явилася тільки в 1907 році (6 дизель генераторів "Siemens" по 400 квт), а в даний час потужність усіх генераторів України складає близько 25 000 Мвт. В Україні експлуатуються лінії електропередач (ЛЕП) напругою від 110 до 750 кВ змінного струму і лінія-вставка 800 кВ постійного струму.

Першим спеціалістом, який звернув увагу на вивчення дії електромагнітних хвиль на людину, був лікар П.І. Іжевський. Ще в 1900 році він захистив дисертацію на тему "Вплив електричних хвиль на організм людини", що сприяло розвитку методів та засобів безпеки при роботі з радіоапаратурою. Він першим застосував методи фізіотерапевтичного лікування електромагнітними полями. Тепер, через широке розповсюдження радіолокаторів та гостронаправлених антен кругового огляду, кількості теле-, радіопередавачів значно зросла інтенсивність ЕМВ зверхвисокочастотного діапазону і на великих площах територій утворилася підвищена щільність потоку енергії, відносно природного фону.

Зниження рівня ЕМВ від радіотехнічних об'єктів цивільної та військової авіації, метеорологічної служби в силу специфіки виконуваних задач практично неможливе, але потрібно застосовувати різноманітні засоби захисту. Гранично допустимі рівні ЕМП (Р_ЕМП), які створюють телевізійні станції в діапазоні частот (у) від 48 до 1000 МГц визначає формула: Р_ЕМП=21у^0,37

Шкідливу дію ЕМВ враховує держстандарт ГОСТ 24375-80 та Державні санітарні норми і правила (№239) захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань. Поглинання енергії в різних діапазонах біологічним об'єктом залежить від його форми і розмірів, орієнтації в електромагнітному полі, від довжини хвилі, а також електричних властивостей тканин. Глибина проникнення коливань НВЧ у різноманітні тканини зменшується із збільшенням частоти, зменшенням довжини хвилі.

Опромінення електромагнітним полем великої інтенсивності може призвести до руйнівних змін в тканинах і органах. При інтенсивності 20 мкВт/см2 спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску, збільшення температури тіла, нервові розлади. При 6 мВт/см2 помічені зміни у статевих залозах, складі крові, умовно рефлекторній діяльності, клітинах печінки, корі головного мозку. При інтенсивності 1 Вт/см2 - втрата зору. Важкі поразки виникають тільки в аварійних випадках і зустрічаються вкрай рідко. На ранніх стадіях порушення в стані здоров'я носять зворотний характер.

Негативний вплив визначається поглинанням енергії молекулами води на частоті 1 гГц і складає 50% загальних втрат енергії мікрохвиль, на частоті 10 гГц - 90 %, а на частоті 30 гГц - біля 98 %, що супроводжується розігріванням - тепловим ефектом. Незвична теплова дія ДВЧ (дуже високочастотних) випромінювань була виявлена при їх впливі на око. Температура в його прозорих середовищах збільшувалася значно швидше, чим у навколишніх тканинах. Пояснюється це насамперед тим, що в цьому органі майже немає судин, тому охолодження кров'ю неможливе. У зв'язку з цим може виникнути катаракта кришталика, яка пов'язана з термокоагуляцією білків.

Незвичайність термічної дії мікрохвиль, із вираженими патологічними змінами, виявлена і на сім'яниках чоловіків, що може сприяти статевій стерильності. Поразки сім'яників при ДВЧ-опромінюванні відзначалися при підвищенні в них температури до 35ОС, а при впливі інфрачервоних променів - підвищення температури до 42-43о С. НВЧ-поле викликає також поразку і яєчників у жінок. Під впливом інтенсивних ДВЧ-полів у людей і тварин розвиваються розлади практично всіх життєво-важливих органів і систем організму. Шкідливий вплив електричної складової (Е) ЕМП змінного струму промислової частоти на нервову систему, гіпофіз, наднирки, а випромінювань Для особистої безпеки треба застосувати один або всі разом універсальні методи захисту - часом, відстанню, речовиною - екранами. Останніми можуть бути окуляри типу ОРЗ-5, скло яких вкрито напівпровідниковим шаром оксиду олова, спеціальний костюм з металізованої тканини. Цим можна зменшити потужність дії поля не менше ніж у 1000 раз. Корисним є застосування попереджуючої сигналізації - світлової, звукової при зростанні, особливо аварійному, напруженості поля.

З перевищенням допустимих напруженості та щільності потоку енергії ЕМ-поля необхідно застосувати засоби і форми захисту персоналу: зменшення напруженості і щільності потоку енергії ЕМП шляхом використання узгоджених навантажень і поглиначів потужності; екранування робочого місця; віддалення робочого місця від джерела ЕМП; раціональне розміщення в робочому приміщенні устаткування, що випромінює енергію електромагнітного поля; застосування попереджуючої сигналізації та засобів індивідуального захисту; встановлення раціональних режимів роботи.

Лазерне випромінювання - це когерентне, електромагнітне випромінювання у видимому або невидимому УФ-діапазоні. Для нього характерна сумісність всіх коливань в одній фазі і тому воно монохроматичне, на відміну від звичайного - поліхроматичного світла. Лазерне випромінювання може бути видимим (довжина хвилі 0,4-0,77 мкм), інфрачервоним (0,77-1,0), ультрафіолетовим (0,4-0,05 мкм) і навіть рентгенівським. Воно несе велику кількість енергії, що дозволяє використовувати його у промислових, військових цілях - для зв'язку, обробки металів, знищення бойової техніки. Наприклад, створені лазери що випромінюють енергію потужністю 500000 млрд Ватт за секунду - це дорівнює енергії ядерного вибуху.

При дії на живі тканини лазерний промінь викликає тепловий, світловий, ударний ефекти, що призводить до перебудови й навіть руйнування внутріклітинних структур. Результат дії лазерного випромінювання, як і після дії НВЧ опромінення - порушення серцевого ритму, втома, роздратування. Небезпечними є навіть лазери надмалої потужності, наприклад лазерні указки, які набули широкого використання. При попаданні її променя на сітківку ока вона може бути серйозно пошкоджена.

Питання

1. Чим вірізняються фізико-хімічні забруднення від хімічних, фізичних?

2. Які існують джерела фізико-хімічних забруднень, в чому їх небезпека?

3. Як розрахувати тривалість безпечного перебування в електричному полі та значення його напруги?

4. Що таке електромагнітні випромінювання, їх джерела, види?

5. Які види електромагнітних полів виникають в природі, виробництві?

6. Які існують критерії нормування дії ЕМП на людину?

7. Чим небезпечні ЛЕП для людини і чому?

8. Які допустимі рівні напруженості ЕМП і як вони впливають на людину?

9. Що таке лазерне випромінювання, його види та небезпеки?