Излучения в производстве и защита от них

Излучения в производстве и защита от них

ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ И ЗАЩИТА ОТ НИХ

1. Источники излучения и классификация средств защиты

Источники излучений. В современном производстве распространены различные виды излучений: ультрафиолетовое, электромагнитное, инфракрасное и радиоактивное.

В практике животноводства и птицеводства широко применяют облучение животных в период стойлового содержания ультрафиолетовыми, а молодняка (ягнят, цыплят, телят, поросят) инфракрасными лучами. Используются излучения для пастеризации молока, для ускорения развития растений, для уменьшения восприимчивости к болезням и в других случаях.

Под влиянием умеренного ультрафиолетового облучения повышается естественная резистентность организма и продуктивность животных. Инфракрасные лучи в отличие от ультрафиолетовых не обладают заметным химическим действием; они поглощаются тканями, вследствие чего оказывают в основном тепловые воздействия. На этом основано применение инфракрасных лучей для обогрева молодняка в зимнее время. Поглощение инфракрасных лучей кожным покровом -- сложный биологический процесс, в котором участвует весь организм с его терморегуляторным аппаратом. Действие инфракрасных лучей вызывает переполнение кровеносных сосудов кровью (в результате нагрева кожи), что усиливает обмен веществ.

Инфракрасное излучение имеет место в горячих цехах, источниками ультрафиолетовых излучений является дуга электросварки, ртутно-кварцевые лампы и другие ультрафиолетовые и облучающие установки, солнце, лазеры.

Источники электромагнитных излучений -- линии электропередач, различные высокочастотные генераторы, радиоволны.

Для облучения семян, растений, пищевых продуктов, для оценки эффективности удобрений, роли микроэлементов, плодородия почвы, качества ремонта и износостойкости деталей, для исследования механизма воздействия регуляторов роста и обмена веществ у животных используют искусственные радиоактивные вещества.

При обработке материалов (пайка, резка, точечная сварка, сверление отверстий в сверхтвердых материалах, дефектоскопия и др.) применяют лазеры, являющиеся источниками лазерных излучений.

Все перечисленные излучения при превышении определенных значений вредны, поэтому необходимо предусматривать соответствующие меры безопасности.

Классификация средств защиты. По характеру применения различают средства коллективной и индивидуальной защиты работающих (ГОСТ 12.4.011--87).

Средства коллективной защиты в зависимости от назначения подразделяют на классы (для защиты от излучений): средства защиты от ионизирующих, инфракрасных, ультрафиолетовых, электромагнитных излучений и излучений оптических, квантовых генераторов, от магнитных и электромагнитных полей.

Из средств индивидуальной защиты представляют интерес изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания (типа масок), глаз, лица, рук, головы, специальная обувь и одежда.

2. Ультрафиолетовое излучение

Общие сведения. Электромагнитное излучение в оптической области, примыкающее со стороны коротких волн к видимому свету и имеющее длины волн в диапазоне 200...400 нм, называют ультрафиолетовым излучением (УФИ). Влияние его на человека оценивают эритемным действием (покраснение кожи, приводящее через 48 ч к ее пигментации -- загару). Мощность УФИ для биологических целей характеризуется эритемным потоком, единицей измерения которого является эр (эритемный поток, соответствующий излучению с длиной волны 297 нм и мощностью 1 Вт). Эритемную освещенность (облученность) выражают в эр/м2, а эритемную дозу (экспозицию) -- в эр-ч/м2.

При длительном отсутствии УФИ в организме развиваются неблагоприятные явления, называемые «световым голоданием». Поэтому УФИ необходимо для нормальной жизнедеятельности человека. Однако при длительном воздействии больших доз УФИ могут наступить серьезные поражения глаз и кожи. В частности, это может привести к развитию рака кожи, кератитов (воспалений роговицы) и помутнению хрусталика глаз (фотокератита, который характеризуется скрытым периодом от 0,5 до 24 ч).

Для профилактики неблагоприятных последствий, вызванных дефицитом УФИ, используют солнечное излучение, устраивая солярии, инсоляцию помещений, а также применяя искусственные источники УФИ (в соответствии с Рекомендациями по профилактике ультрафиолетовой недостаточности). Рекомендуются дозы УФИ в пределах 0,125...0,75 эритемной дозы (10...60 мэр-ч/м2). В соответствии с Указаниями по проектированию и эксплуатации установок искусственного ультрафиолетового облучения на промышленных предприятиях максимальная облученность ограничивается 7,5 мэр-ч/м2, а максимальная суточная доза -- 60 мэр-ч/м2 для УФИ с длиной волны больше 280 нм.

Меры защиты. К средствам коллективной защиты от УФИ относятся различные устройства (оградительные, вентиляционные, автоматического контроля и сигнализации, дистанционного управления), а также знаки безопасности.

Защиту от УФИ осуществляют различными экранами: физическими (в виде различных предметов, поглощающих, рассеивающих или отражающих лучи) и химическими (химические вещества и покровные кремы, содержащие ингредиенты, поглощающие УФИ). Для защиты используют изготовленную из тканей (поплина и др.) специальную одежду, а также очки с защитными стеклами. Полную защиту от УФИ всех волн обеспечивает флинтглас (стекло, содержащее окись свинца) толщиной 2 мм. При устройстве помещений учитывают, что отражающая способность различных отделочных материалов для УФИ и видимого света различна. Краски на масляной основе, оксиды титана и цинка плохо отражают УФИ, а меловая побелка, полированный алюминий -- хорошо.

3. Инфракрасное излучение

По физической природе инфракрасное излучение (ИФИ) представляет собой поток частичек материи, которые имеют волновые и квантовые свойства. ИФИ охватывает участок спектра с длиной волны от 760 нм до 540 мкм. Относительно человека источником излучения является всякое тело с температурой свыше 36-37°С, и чем больше разность, тем большая интенсивность облучения.

Влияние инфракрасного излучения на организм проявляется в основном тепловым действием. Эффект действия инфракрасных излучений зависит от длины волны, которая обуславливает глубину их проникновения. В связи с этим инфракрасное излучение делится на три группы (согласно классификации Международной комиссии по освещению): А, В и С.

Таблица

Допустимая продолжительность действия на человека тепловой радиации

Группа А - излучение с длиной волны от 0,76 до 1,4 мкм, В - от 1,4 до 3,0 мкм и С - свыше 3,0 мкм. Инфракрасное излучение группы А больше проникает через кожу и обозначается как коротковолновое инфракрасное излучение, а группы В и С - как длинноволновые. Длинноволновое инфракрасное излучение больше поглощается в эпидермисе, а видимые и более близкие инфракрасные излучения в основном поглощаются кровью в пластах дермы и подкожной жировой клетчатки.

Пропуск, поглощение и рассеяние лучистой энергии зависят как от длины волны, так и от тканей организма. Влияние инфракрасных излучений при поглощении их в разных пластах кожи приводит к нагреванию ее, что обуславливает переполнение кровеносных сосудов кровью и усиление обмена веществ.

Длинноволновые инфракрасные излучения поглощаются слезой и поверхностью роговицы и вызывают тепловое действие. Таким образом, инфракрасные излучения, действуя на глаз, могут вызвать ряд патологических изменений.

К наиболее тяжелым повреждениям приводит коротковолновое инфракрасное излучение. При интенсивном действии этих излучений на незащищенную голову может произойти так называемый солнечный удар.

Тепловой эффект действия излучения зависит от многих факторов: спектру, продолжительности и прерывистости излучения, интенсивности потока, угла падения лучей, величины поверхности, которая излучает, размеров участка организма, одежды и др.

Интенсивность инфракрасного излучения необходимо измерять на рабочих местах или в рабочей зоне близ источника излучения (табл. ).

На непостоянных рабочих местах при стабильных источниках целесообразно замерять интенсивность излучения на разных расстояниях от источника излучения с одинаковыми интервалами и определять продолжительность облучения рабочих. Поскольку инфракрасное излучение нагревает окружающие поверхности, создавая вторичные источники, которые выделяют тепло, то необходимо измерять интенсивность излучение не только на постоянных рабочих местах или в рабочей зоне, но и в нейтральных точках и других местах помещения. Суммарная допустимая интенсивность излучение не должна превышать 350 Вт/м2.

Интенсивность суммарного теплового излучения измеряется актинометрами, а спектральная интенсивность излучения - инфракрасными спектрометрами ИКС-10; ИКС-12; ПКС-14.

Для измерения малых величин (1400--2100 Вт/м2) интенсивности излучения (от слабо нагретых тел или от сильных источников, размещенных далеко от рабочей зоны) применяют серебряно-висмутовый термостолбик Молля.

Для измерения ИФИ используют неселективные приемники излучения: пиранометр Янишевского, болометры и термоэлементы с оптическим фильтром КС-19, а также приборы, предназначенные для измерения ИФИ.

Оборудование ТФА-2 предназначенное для автоматической регистрации инфракрасного облучения и количества инфракрасного облучения в диапазоне длины волн от 700 до 3000 нм. Граница регистрации количества излучения 500 Вт*мин/м2. Приведенная погрешность регистрации ±5 %. Питание от сети.

Фотощуп ИВФ-1 предназначенный для измерения облучения в видимой (360-760 нм) и инфракрасной (760-2500 нм) участках спектру.

Граница измерения 100 Вт/м2 с двумя потдиапазонами. С помощью нейтрального фильтра граница измерений может быть повышена в 5 раз. Приведенная погрешность измерений ±5 %. Питание от сети.

Прибор для измерения ИФИ, созданного искусственными источниками излучения, предназначенный для работы в условиях сельскохозяйственного производства. Спектральная чувствительность прибора в пределах от 620 до 10* нм. Приемником излучения является термобатарея РК-15, граница измерений прибора 1000 Вт/м2 с тремя поддиапазонами. Приведенная погрешность измерения ±10 %. Питание автономное.

4. Ионизирующее излучение

Биологическое воздействие ионизирующего излучения проявляется в виде первичных физико-химических процессов, возникающих в молекулах живых клеток и окружающего их субстрата, и в виде нарушения функций целого организма как следствия первичных процессов.

В результате облучения в живой ткани, как и в любой среде, поглощается энергия, возникают возбуждение, ионизация атомов облучаемого вещества. Поскольку у человека и млекопитающих основную часть массы тела составляет вода (75%), первичные процессы во многом определяются поглощением излучения водой клеток, ионизацией молекул воды с образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов типа ОН или Н и последующими цепными каталитическими реакциями (в основном окислением этими радикалами молекул белка). Это и есть косвенное (непрямое) действие излучения через продукты радиолиза воды.

Прямое воздействие ионизирующего излучения может вызвать расщепление молекул белка, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие процессы.

Прямая ионизация и непосредственная передача энергии тканям тела не объясняют повреждающего действия излучения. Так, при абсолютно смертельной дозе, равной 6 Гр на все тело, в 1 см 3 ткани образуются 10 15 ионов, что составляет одну ионизационную молекулу воды из 10 млн. молекул. В дальнейшем под действием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже биологическим законам жизни клеток. Наиболее важные изменения в клетках: повреждение механизма митоза (деления) и хромосомного аппарата облученной клетки; блокирование процессов обновления и дифференцировки клеток; блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей.

Особо радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся (дифференцирующихся) тканей и органов (костный мозг, половые железы, селезенка и т.д.) Изменение на клеточном уровне, гибель клеток приводят к нарушениям функций отдельных органов и межорганных, взаимосвязанных процессов в организме, а это вызывает разного рода последствия для организма или его гибель.

Медицинская практика показывает, что облучение организма человека в целом и отдельных органов приводит к разной степени поражения. Поэтому для обеспечения безопасности людей вводится понятие критический орган - часть тела, ткань, орган, при облучении которого причиняется наибольший ущерб человеку.

В порядке уменьшения радиочувствительности органы относят к I, II или III группам:

I - все тело, красный костный мозг, гонады;

II - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка;

III - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени, стопы.

Все последствия, которые обусловливаются облучением организма, классифицируются по следующим группам:

* - соматические эффекты - степень поражения и тяжесть растет по мере увеличения дозы облучения;

* - стохастические эффекты - эффекты вероятности возникновения опухолей органов, тканей, злокачественных изменений кроветворных клеток (порог по этим эффектам отсутствует);

* - генетические эффекты - врожденные уродства в результате мутаций и других нарушений, связанных с наследственностью (порога облучения не имеют и возможны при воздействии малых доз).

Для возникновения соматических эффектов существует дозовый порог.

Рис. 1. Радиоактивное загрязнение окружающей среды

При облучении человека незначительными дозами радиации изменений в здоровье не наблюдается. Так на Земле естественный радиационный фон на уровне моря составляет 0,5 мГр/год. На высоте 1 500 м он уже в 2 раза выше, на высоте 6 000 м (полет самолета) в 5 раз выше.

При однократном облучении всего тела человека возможны следующие биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения:

до 0,25 Гр (25 Бэр) - видимых нарушений нет;

0,25 - 0,50 Гр (25-50 Бэр) - возможны изменения в крови;

0,50-1,00 Гр (50-100 Бэр) -изменения в крови, нарушается нормальное состояние, трудоспособность;

1,00-2,00 Гр (100-200 Бэр) -легкая форма лучевой болезни, скрытый период до 1 месяца, слабость, головная боль, тошнота, восстановление крови через 4 месяца;

2,00-3,00 Гр (200-300 Бэр)-средняя форма лучевой болезни, через 2-3 часа признаки легкой формы лучевой болезни, расстройство желудка, депрессия, нарушения сна, повышение температуры, кровотечение из десен, колики, кровоизлияние, восстановление через 6 месяцев. Возможен смертельный случай;

3,00-5,00 (300-500 Бэр)- тяжелая форма лучевой болезни, через час неукротимая рвота, все признаки лучевой болезни проявляются резко: озноб, отказ от пищи. Смерть в течение месяца составляет 50-60% от облученных.

более 5,00 Гр (более 500 Бэр)- крайне тяжелая форма лучевой болезни, через 15 мин. неукротимая рвота с кровью, потеря сознания, понос, непроходимость кишечника. Смерть наступает в течении 10 суток (100 % от общего числа пострадавших).

При облучении в 100-1000 раз превышающую смертельную, человек погибнет во время облучения: «смерть под лучом».

Средствами коллективной защиты от ионизирующих излучений являются различные устройства (герметизирующие, вентиляции и очистки воздуха, транспортирования и хранения изотопов, автоматического контроля и сигнализации, дистанционного управления), а также знаки безопасности, емкости для радиоактивных изотопов и др.

При работах с рассматриваемыми веществами соблюдают правила личной гигиены, используют средства индивидуальной защиты, организуют дозиметрический контроль. На работах класса I и отдельных работах класса II средства индивидуальной защиты включают комбинезон или костюм, спецбелье, носки, спецобувь, перчатки, бумажные полотенца и носовые платки разового пользования, средства защиты органов дыхания. На работах класса II и отдельных работах класса III работающих обеспечивают халатами, легкой обувью, перчатками, шапочками и при необходимости средствами защиты органов дыхания. Лиц, проводящих уборку помещений и работающих с радиоактивными растворами и порошками, кроме основной спецодежды и спецобуви, дополнительно снабжают нарукавниками или полухалатами из поливинилхлорида (полиэтилена), фартуками, резиновой или пластиковой обувью или резиновыми сапогами. В необходимых случаях используют изолирующие шланговые костюмы (пневмокостюмы), очки, щитки, ручные захваты Правилами ОСП-72/80 определен строгий порядок радиационного контроля, в том числе и индивидуального (обязателен для тех, у кого по условиям труда доза облучения может превышать 0,3 годовой ПДД).

Одним из источников загрязнения радиоактивными веществами могут стать продукты питания, в результате выбросов радиационных веществ в окружающую среду, ядерных взрывов, аварий на АЭС и др. Например, на Чернобыльской АЭС взрыв был не ядерным, а механическим (тепловым) и радионуклиды оказались в верхнем (сантиметровом) слое земли и легко переносились ветром, пыльными бурями, дождем. Поэтому сегодня поверхностный слой земли является основным источником радиоактивной опасности. Академик А.Сахаров утверждал, что суммарное долговременное воздействие от разрушенного реактора соответствует взрыву десятимегатонной водородной бомбы, т.е.- 500 двадцатикилотонных атомных бомб. Пределом годового поступления в организм человека, по стронцию - 90, через органы дыхания (рис.5.3.) является величина 0,29 мкКи/год, через органы пищеварения - 0,32 мкКи/год. Допустимая концентрация стронция-90 в атмосферном воздухе - 4•10-14 Ки/л, в воде - 4-10 -10Ки/л. Если радиоактивное загрязнение продуктов составляет 1?10-7 Ки/л (Ки/кг), то их применять в пищу категорически запрещается. Радионуклиды, обладая биологической подвижностью, переходят из почвы в растения, а потом в организм человека. Размеры перехода радионуклидов из почвы в растения оцениваются величиной коэффициента накопления Кн:

(1)

Где: Ср- содержание радионуклида в единице растительной массы, Ки/кг;

Сп- содержание радионуклида в единице массы почвы, Ки/кг.

Данный коэффициент можно использовать на загрязненных территориях для оценки содержания радионуклидов в будущем урожае и принимать меры безопасности при обеспечении населения необходимыми продуктами питания.

Как показывают исследования, между концентрациями радионуклидов в почве и их содержанием в растениях, наблюдается прямо пропорциональная зависимость. Правда, биологическая подвижность радионуклидов разная. Например, радиоактивные изотопы стронция и цезия имеют высокую биологическую подвижность и через год-два после загрязнения территории поступают из почвы в растения.

Больше всего стронция-90 содержит зерно, клубни, корнеплоды (столовая свекла, морковь), бобовые культуры (горох, соя).

Среднеживущие радионуклиды (цезий-144, рутений-106, прометий-147) при переходе из почвы в злаковые растения концентрируются (99%) в корневой системе и практически не накапливаются в корнеплодных растениях.

Токсичный плутоний, практически, в растения не поступает, но его пылинки (мелкие частицы) могут быть зафиксированы на грибах.

Меньше всего радионуклиды накапливаются в плодах фруктовых деревьев, ягодах кустарников (малина, смородина, крыжовник).

Поэтому, с точки зрения безопасности жизнедеятельности человека, необходимо знать не только источники радиации, их нормы, но и биологическую подвижность и условия накопления. Для снижения поступления радионуклидов с продуктами питания, водой, должен проводится постоянный дозиметрический контроль.

Лимиты доз и допустимые уровни. Численные значения лимитов доз устанавливаются на уровнях, исключающих возможность возникновения детерминированных эффектов облучения и, одновременно, гарантируют настолько низкую вероятность возникновения стохастических эффектов облучения, что является приемлемым для лиц и общества в целом.

Для лиц категорий А и Б лимиты доз устанавливаются в пределах индивидуальной годовой эффективной и эквивалентной доз внешнего облучения (лимиты годовой эффективной и эквивалентной доз). Ограничение облучения населения категории В осуществляется введением годовой эффективной и эквивалентной доз для критических групп лиц категории В. Последнее означает, что значение годовой дозы облучения лиц, которые относятся к критической группе не должно превышать лимита дозы, установленной для категории в.

С лимитом дозы сравнивается сумма эффективных доз облучения от всех промышленных источников излучения. В эту сумму не включают:

* дозу, которую получают при медицинском обследовании или лечении;

* дозу облучения от природных источников излучения;

* дозу, связанную с аварийным облучением населения;

* дозу облучения от техногенно-усиленных источников природного происхождения.

Дополнительно к лимиту годовой эффективной дозы устанавливаются лимиты годовой эквивалентной дозы внешнего облучения отдельных органов и тканей: хрусталика глаза, кожи, кистей и стоп (табл.2.6.2.).

Таблица 1.

Лимиты дозы облучения

Примечания:

а) - распределение дозы облучения в течение календарного года не регламентируется;

б) - для женщин детородного возраста (до 45 лет) и беременных действуют ограничения;

в) - в среднем за любые последующие 5 лет, но не более 50 мЗв за отдельный год (ЛДmax).

Согласно «Основным санитарным правилам работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» ОСП 72/87, существует четыре вида контроля при ведении любых радиационно-опасных работ.

Страницы: 1, 2