### Раздел 3. Обеспечение комфортных условий жизни и деятельности

3.1 Системы восприятия и компенсации организма человека
3.2 Воздействие производственных факторов на человека
3.3 Электробезопасность
3.4 Пожарная безопасность
3.5 Сертификация рабочих мест. Гигиенический сертификат на продукцию

Большую часть времени активной жизнедеятельности человека занимает целенаправленная профессиональная работа, осуществляемая в условиях конкретной производственной среды, которая при несоблюдении принятых нормативных требований может неблагоприятно повлиять на его работоспособность и здоровье.

Труд - это целесообразная деятельность людей, направленная на создание материальных и культурных ценностей. Труд есть основа и непременное условие жизнедеятельности людей. Воздействуя на окружающую природную среду, изменяя и приспосабливая ее к своим потребностям, люди не только обеспечивают свое существование, но и создают условия для развития и прогресса общества.

Производственная среда - это пространство, в котором осуществляется деятельность человека. В производственной среде как части техносферы формируются негативные факторы, которые существенно отличаются от негативных факторов природного характера. Эти факторы формируют элементы производственной среды (среды обитания), к которым относятся:

1) предметы труда;

2) средства труда (инструмент, технологическая оснастка, машины и т.п.);

3) продукты труда (полуфабрикаты, готовые изделия);

4) энергия (электрическая, пневматическая, химическая, тепловая);

5) природно-климатические факторы (микроклиматические условия труда: температура, влажность, скорость движения воздуха);

6)растения, животные;

7)персонал.

Производственные помещения - это замкнутые пространства производственной среды, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей, связанная с участием в различных видах производства, в организации, контроле и управлении производством. Внутри производственных помещений находятся рабочая зона и рабочие места.

Рабочей зоной называется пространство (до 2 метров) над уровнем пола или площадки, на котором находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

Рабочее место - часть рабочей зоны; оно представляет собой место постоянного или временного пребывания работающих в процессе трудовой деятельности.

Условия труда зависят от производственной обстановки или характера труда.

Характер и организация труда, взаимоотношения в трудовых коллективах могут неблагоприятно влиять на работоспособность или здоровье человека. Они носят название «производственные (профессиональные) вредности», под которыми понимаются все факторы, способные вызывать снижение работоспособности, появление острых и хронических отравлений и заболеваний, влиять на рост заболеваемости с временной утратой трудоспособности или другие отрицательные последствия. Восприятие человеком окружающей среды осуществляется через работу сенсорных систем.

### 3.1 Системы восприятия и компенсации организма человека

Се́нсорная систе́ма — совокупность периферических и центральных структур нервной системы, ответственных за восприятие сигналов различных модальностей из окружающей или внутренней среды. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. С помощью сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температура, вкус, звук или давление.

Также сенсорными системами называют анализаторы. Понятие «анализатор» ввёл российский физиолог И. П. Павлов. Анализаторы (сенсорные системы) — это совокупность образований, которые воспринимают, передают и анализируют информацию из окружающей и внутренней среды организма.

Несмотря на все разнообразие органов чувств, строение анализатора, как правило, довольно типичное.

Датчиками анализаторов являются специальные окончания нервных волокон, называемые рецепторами, которые преобразуют внешнюю энергию различных видов раздражителей в особую активность нервной системы. Часть из них воспринимает изменения в окружающей среде (экстероцепторы), а другая часть — во внутренней среде нашего организма — интероцепторы.

В зависимости от природы раздражителя, на который они настроены, рецепторы подразделятся на:

— механорецепторы, к ним относятся слуховые, вестибулярные, гравитационные, тактильные рецепторы кожи и опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы;

— терморецепторы, воспринимающие температурные изменения как внутри организма, так и окружающей организм среде, они объединяют рецепторы кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны в коре мозга;

— хеморецепторы, реагирующие на воздействие химических веществ, к ним относятся

—рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы (например, глюкорецепторы, реагирующие на изменение уровня сахара в крови);

— фоторецепторы, настроенные на восприятие света;

— болевые рецепторы, объединяются в особую группу, так как они могут возбуждаться механическими, химическими, электрическими и температурными раздражителями.

По характеру вызываемых у человека ощущений различают зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве.

Чаще всего рецепторы представляют собой клетку, снабженную подвижными волосками или ресничками (подвижными антеннами), обеспечивающими чувствительность рецепторов.

Информация, полученная рецепторами, передается по нервным путям в центральные отделы головного мозга для переработки и принятия решения и только затем направляется к соответствующим исполнительным органам. Иногда поступающая информация сразу направляется с рецептора на исполнительные органы, минуя центральную нервную систему (ЦНС). Такой принцип передачи информации заложен в основу многих безусловных рефлексов (врожденных, наследственно передающихся). Например, сокращение мышц конечностей, раздражаемых электрическим током, теплотой или химическими веществами, приводит к отстранению конечности от раздражителя. Совокупность нескольких безусловных рефлексов составляет инстинкт.

Условные рефлексы непостоянны, вырабатываются на базе безусловных и формируются на основе приобретенного опыта, при длительном воздействии раздражителя.

Человек обладает рядом органов чувств, обеспечивающих восприятие действующих на организм раздражителей из окружающей среды. К ним относятся органы зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Не надо смешивать понятие «орган чувств» и «рецептор», воспринимающий раздражение. Например, глаз —это орган зрения, а сетчатка—фоторецептор, один из важных компонентов органа зрения. Кроме сетчатки, в состав органа зрения входят оптические среды глаза, различные его оболочки, мышечный аппарат. Понятие «орган чувств» является весьма условным, так как он сам по себе не может обеспечить ощущение. Для возникновения субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило в ЦНС — специальные отделы коры больших полушарий.

Зрение.

Зрительный анализатор — это глаза. Глаз представляет собой сложную оптическую систему. Оптическая часть глаза состоит из двояковыпуклой линзы – хрусталика, дифрагмированного отверстием в радужной оболочке-зрачком. Хрусталик создает на светочувствительной поверхности сетчатки, устилающей глазное дно, действительное, уменьшенное и обратное изображение фиксируемых глазом предметов.

Сетчатка имеет сложное строение и состоит из приемников света – палочек, колбочек и нервных клеток. Свет, проникающий в глаз, воздействует на фотохимическое вещество элементов сетчатки, разлагает его. Достигнув определенной концентрации, продукты распада раздражают нервные окончания, заложенные в палочках и колбочках. Возникающие при этом импульсы по зрительному нерву поступают в нервные клетки зрительного центра головного мозга. В результате человек видит цвет, форму и величину предмета. Сетчатка глаза содержит 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек. Колбочки отвечают за цветное зрение, палочки цветов не различают.

Рис 3.1 Строение глаза

В зрении участвуют оба полушария головного мозга, каждое из которых получает информацию как от правого, так и от левого глаза. Благодаря этому мы обладаем стереоскопическим зрением, позволяющим воспринимать предметы в объемном изображении и оценивать их относительную удаленность в пространстве.

При первоначальном ознакомлении с предметами глаз обязательно двигается, выделяя признаки предметов, соотношение между ними и т. д.; сформированные целостные образы передаются на хранение в память. Для восприятия же уже известных предметов движение глаз необязательно; мы узнаем знакомый зрительный образ лишь по отдельным его признакам, восполняя недостающее из памяти.

Одной из важных характеристик является острота зрения, которая определяет предельную способность глаза различать мелкие детали предметов. Наиболее часто встречающиеся нарушения зрения — это близорукость и дальнозоркость, связанные либо с определенной формой глазного яблока, либо с изменением кривизны хрусталика.

Ухо и его функция. Слуховое восприятие

С помощью слуха человек воспринимает звуки. Органом слуха является ухо, которое представляет собой систему последовательно связанных между собой отделов: наружное, среднее и внутреннее ухо.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода, который соединяет наружное ухо со средним ухом. Внутри слуховой проход оканчивается туго натянутой барабанной перепонкой, которая способна вибрировать от удара звуковой волны. Частота вибрации барабанной перепонки тем больше, чем выше звук.

Среднее ухо представляет собой заполненную воздухом полость, которая соединена с носоглоткой узким проходом — слуховой трубой. В среднем ухе расположены три маленькие последовательно связанные между собой косточки: молоточек, наковальня и стремя. Молоточек,соединенный с барабанной перепонкой, передает ее колебания сначала на наковальню, а затем усиленные колебания передаются настремя. Среднее ухо отделено от внутреннего пластинкой с двумя окнами, затянутыми тонкими перепонками.

Внутреннее ухо — это система лабиринта и извитых каналов, заполненных жидкостью. В лабиринте находятся два органа: улитка (орган слуха) и вестибулярный аппарат (орган равновесия). Колебания перепонки овального окна передаются жидкости, заполняющей внутреннее ухо. Вибрируя, жидкость раздражает слуховые рецепторы, расположенные в улитке. В них возникают импульсы, которые передаются по слуховому нерву в головной мозг. Таким образом, в среднем и внутреннем ухе происходят последовательные процессы превращения звуковой волны в нервные импульсы.

В головном мозге происходит различение силы, высоты и характера звука, местоположения его источника в пространстве. Способность слышать двумя ушами имеет большое значение для определения направления звука.

Рис.3.2 Строение слухового аппарата

Органы равновесия, мышечного и кожного чувства, обоняния и вкуса

Положение нашего тела непрерывно контролируется специальным органом равновесия — вестибулярным аппаратом, находящимся во внутреннем ухе. Он воспринимает любые изменения положения тела. Вестибулярный аппарат состоит из двух маленьких мешочков и трех полукружных каналов, которые расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, соответствующих трем измерениям пространства: высоте, длине и ширине. Полукружные каналы заполнены студенистой жидкостью; внутри каждого из них имеются рецепторы — чувствительные волосковые клетки. При любом движении головы или туловища жидкость смещается, давит на волоски и возбуждает рецепторы. Информация об изменении положения тела поступает в головной мозг.

Мешочки воспринимают начало и конец прямолинейного движения головы или туловища, ускорение или замедление, а также изменение силы тяжести. В стенках мешочков тоже имеются рецепторы — волосковые клетки, на которые постоянно давят крохотные известковые кристаллики. При движении головы или тела эти кристаллики смещаются, вызывая изменение давления на волоски. В результате в мозг по нервным волокнам поступает информация об изменении положения тела.

Мышечное чувство очень важно для ориентации тела в пространстве, для выполнения человеком координированных движений. В основе мышечного чувства лежит работа специальных мышечных рецепторов, расположенных в скелетных мышцах нашего тела. Возбуждаясь при сокращении или растяжении мышц, они непрерывно посылают в мозг информацию о функциональном состоянии мышечной системы.

Кожа — внешний покров тела, представляющий собой самый большой орган с очень сложным строением, который выполняет ряд важных жизненных функций. Кожа защищает организм от вредных внешних воздействий, выполняет рецепторную, секреторную, обменную функции, играет значительную роль в терморегуляции и др.

В коже выделяют три слоя: наружный (эпителиальный — эпидермис), средний, состоящий из соединительной ткани (собственно кожа — дерма) и внутренний — подкожная жировая клетчатка. В коже расположено большое число кровеносных и лимфатических сосудов, а также многочисленных пронизывающих дерму нервных волокон.

Одной из основных функций кожи является защитная, т. е. кожа — орган защиты. Так, растяжение, давление, ушибы обезвреживаются упругой жировой подстилкой и эластичностью кожи. Нормальный — роговой слой предохраняет глубокие слои кожи от высыхания и весьма устойчив по отношению к различным химическим веществам. Пигмент меланин, поглощающий ультрафиолетовые лучи, предохраняет кожу от воздействия солнечного света. Большое значение имеют стерилизующие свойства кожи и устойчивость к различным микробам; неповрежденный роговой слой непроницаем для инфекций, а кожное сало и пот создают кислую среду с рН5,5, неблагоприятную для многих микробов. Окисление происходит в роговом слое, поэтому так важен достаточный приток кислорода для профилактики кожных заболеваний. Кожа «дышит», например, если покрыть человека лаком, он начинает задыхаться.

Важной функцией кожи является ее участие в терморегуляции (поддержании нормальной температуры тела), так как 80 % всей теплоотдачи организма осуществляется кожей. При высокой температуре внешней среды кровеносные сосуды кожи расширяются и теплоотдача конвекцией усиливается. При низкой температуре — сосуды суживаются, кожа бледнеет, теплоотдача снижается. Секреторная функция обеспечивается сальными и потовыми железами. С кожным салом могут выделяться некоторые лекарственные вещества (йод, бром), продукты промежуточного обмена веществ, микробных токсинов и эндогенных ядов.

Обменная функция кожи заключается в участии в процессах регуляции общего обмена веществ в организме, особенно водного, минерального и углеводного. Ниже приведены максимальные скорости передачи информации, принимаемой человеком с помощью различных органов чувств в кору больших полушарий головного мозга.

Важнейшее кожное чувство — осязание, ощущение прикосновения и давления. Оно возникает благодаря расположенным в коже разнообразным рецепторам, которые воспринимают прикосновение, давление, тепло, холод, боль.

Главный орган осязания у человека — рука. Наибольшей чувствительностью обладают кончики пальцев, где кожные рецепторы расположены очень плотно. Сигналы от них по чувствительным нервам направляются в спинной и головной мозг. В коре головного мозга происходит различение и узнавание ощупываемых предметов.

Орган обоняния расположен в самой верхней части носовой полости и представляет собой скопление очень чувствительных обонятельных рецепторов, снабженных ресничками, которые принимают на себя молекулы пахучих веществ. Затем по нервным волокнам к мозгу направляются импульсы, сигнализирующие о запахе.

Вкус — ощущение сложное. В создании вкусового образа пищи обязательно участвуют обоняние и осязание. Вкусовые рецепторырасположены на поверхности языка — на вкусовых сосочках. Разные участки языка по-разному ощущают вкус: кончик языка более всего чувствителен к сладкому, задняя часть языка — к горькому, боковые края — к кислому, передняя и боковые части языка — к соленому. По нервным волокнам сигналы поступают в определенные отделы головного мозга.

Формирующиеся у нас образы внешних предметов и явлений — это результат объединенной работы многих анализаторов. Взаимодействие отдельных ощущений происходит в коре головного мозга, куда сходится сигнализация от всех анализаторов. Взаимодействие ощущений — непременное условие полноценной жизнедеятельности человека.

Боль — физическое или эмоциональное страдание, мучительное или неприятное ощущение, мучение. Является одним из симптомов ряда заболеваний

Несмотря на свою неприятность, боль является одним из главных компонентов защитной системы организма. Это важнейший сигнал о повреждении ткани и развитии патологического процесса, постоянно действующий регулятор гомеостатических реакций, включая их высшие поведенческие формы. Однако это не означает, что боль имеет только защитные свойства. При определённых условиях, сыграв свою информационную роль, боль сама становится частью патологического процесса, нередко более опасного, чем вызвавшее её повреждение.

Согласно одной гипотезе, боль не является специфическим физическим ощущением, и не существует специальных рецепторов, воспринимающих только болевое раздражение. Появление чувства боли может вызываться раздражением любых типов рецепторов, если сила раздражения достаточно велика.

Классификация болевых ощущений:

По происхождению:

- физиологическая, при такой боли раздражение ноцирецепторов воспринимается прежде всего как сигнал для мобилизации защитных сил организма, ограничивающих или нивелирующих действие вредоносного фактора. У лошади, например, с поврежденным копытом из-за болевых ощущений появляется хромота, предохраняющая конечность от дальнейшей травматизации и способствующая более быстрому выздоровлению. Физиологическая зашитая роль боли проявляется и тем, что в ответ на раздражение ноцирецепторов мгновенно возникают двигательные безусловные реакции, направленные на отстранение от источника повреждения, т.е. болевые сигналы способны стимулировать адаптационные механизмы. Следовательно, боль в обычных условиях представляет собой важнейший защитный механизм, нацеленный на предупреждение повреждений;

- патологическая, боль способна привести к развитию структурно-функциональных расстройств, изменению деятельности внутренних органов, нервной, эндокринной, иммунной и других систем. Таким образом, патологическая боль сама по себе имеет патогенное, дезадаптивное значение.

По характеру локализации:

- соматическая боль, в свою очередь соматическая боль может быть поверхностной или глубокой. Боль, возникающая в коже, называется поверхностной. Боль, локализуемая в мышцах, костях, суставах и соединительных тканях, называется глубокой.

Поверхностная боль (эпикрическая), вызываемая, например, уколом кожи, — это, как правило, яркое по характеру и легко локализуемое ощущение, быстро угасающее с прекращением стимуляции. Часто за этой ранней болью с задержкой в 0,5-1,0 с следует так называемая поздняя боль, тупая и ноющая. Эту боль труднее локализовать, и она медленнее угасает. Глубокая боль (протопатическая) — одна из самых обычных у человека и животных. Она, как правило, тупая, трудно локализуемая и имеет тенденцию к иррадиации в окружающие ткани;

- Висцеральная боль, связана с болезненными ощущениями во внутренних органах. Например, висцеральную боль можно вызвать быстрым и сильным растяжением полых органов брюшной полости. Спазмы, или сильные сокращения, внутренних органов также относятся к типу висцеральных болей. Такие боли носят диффузный характер, выявление их локализации часто затруднено. При заболеваниях внутренних органов боль может ощущатся не только в области локализации патологического очага, но и в других частях тела (отраженные боли).

По длительности:

- острая боль, обычно ограничена поврежденной областью (например, ожог кожи). Такая боль указывает на грозящее или уже произошедшее повреждение ткани и поэтому обладает четкой сигнальной и предупредительной функцией. После устранения повреждения она быстро исчезает;

- хроническая боль, достаточно длительны и более или менее регулярно повторяются (например, головные боли, называемые мигренью). К хроническим болям можно отнести и так называемые «фантомные» боли, которые возникают в тех конечностях, которые были ампутированы.

В процессе жизнедеятельности человек подвергается воздействию различных опасностей, под которыми обычно понимают явления, процессы, объекты, способные в определенных условиях наносить ущерб здоровью человека непосредственно или косвенно, т.е. вызывать различные нежелательные последствия.

Человек подвергается воздействию опасностей и в своей трудовой деятельности. Эта деятельность осуществляется в пространстве, называемом производственной средой. В условиях производства на человека в основном действуют техногенные, т.е. связанные с техникой, опасности, которые принято называть опасными и вредными производственными факторами.

Опасным производственным фактором (ОПФ) называется такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или к другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Травма — это повреждение тканей организма и нарушение его функций внешним воздействием. Травма является результатом несчастного случая на производстве, под которым понимают случай воздействия опасного производственного фактора на работающего при выполнении им трудовых обязанностей

### 3.2 Воздействие производственных факторов на человека

3.2.1. Производственный микроклимат

Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

Рис. 3.3. Классификация производственного микроклимата

Метеорологические условия рабочей среды (микроклимат) оказывают влияние на процесс теплообмена и характер работы. Как было показано ранее, микроклимат характеризуется температурой воздуха, его влажностью и скоростью движения, а также интенсивностью теплового излучения. Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям.

Температура воздуха - степень его нагретости выраженная в градусах, t°.

Влажность воздуха характеризуется следующими понятиями:

• абсолютная влажность (А), которая выражается парциальным давлением водяных паров (Па) или в весовых единицах в определенном объеме воздуха (г/м3);

• максимальная влажность (F) - количество влаги при полном насыщении воздуха при данной температуре (г/м3);

• относительная влажность воздуха (Р) выражается в %;

(3.1)

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека

Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести к перегреву организма, тепловому удару или профзаболеванию. Низкая температура воздуха может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания либо обморожения.

Влажность воздуха оказывает значительное влияние на терморегуляцию организма человека. Высокая относительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию в этом объеме) при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливает теплоотдачу с поверхности кожи, что ведет к переохлаждению организма. Низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей работающего.

Таблица 3.1. Зависимость субъективных ощущений человека от параметров рабочей среды.

Движение воздуха, измеренное в метрах в секунду, создается в результате разности температур в смежных участках помещения, проникновения в помещение холодных потоков воздуха извне при работе вентиляционной системы и др., может обуславливаться особенностями технологического процесса, перемещения машин, агрегатов, людей.

Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно при низких.

Субъективные ощущения человека меняются в зависимости от изменения параметров микроклимата (табл.3.1).

Кроме того необходимо учитывать атмосферное давление Н, которое влияет на парциальное давление основных компонентов воздуха (кислород и азот), а, следовательно на процесс дыхания.

Между человеком и окружающей его средой происходит постоянный теплообмен. Теплообменные функции организма, регулируемые терморегуляторными центрами и которой головного мозга, обеспечивают динамическое соотношение процессов теплообразования и теплоотдачи в зависимости от конкретных метеорологических условий среды. Основная роль в теплообменных процессах у человека принадлежит физиологическим механизмам регуляции отдачи теплоты.

В обычных климатических условиях теплоотдача организма осуществляется в основном за счет излучения, на долю которого приходится около 45 % всей излучаемой организмом теплоты, а также за счет конвекции - 30% и испарения 25%.

Часть теплоты расходуется на нагрев воздуха. Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия) соответствующие данному виду работ, обеспечивается при соблюдении теплового баланса:

(3.2)

При пониженной температуре окружающей среды удельный вес конвекционно-радиационных теплопотерь возрастает. В условиях повышенной температуры среды теплопотери конвекцией и излучением значительно уменьшаются, но увеличиваются за счет испарения. При температуре воздуха и ограждений, равной температуре тела, теплоотдача излучением и конвекцией практически теряет свое значение и единственным путем теплоотдачи становится испарение пота.

Низкая температура наружного воздуха и усиление подвижности воздуха способствует увеличению теплопотерь конвекцией и испарением.

Роль влажности при пониженных температурах воздуха значительно меньше. В то же время считается, что при низких температурах среды повышенная влажность увеличивает теплопотери организма в результате интенсивного поглощения водяными парами энергии излучения человека. Однако большое увеличение теплопотерь происходит при непосредственном смачивании поверхности тела и одежды.

Определенное значение для теплообмена организма имеют и теплопотери через органы дыхания, происходящее за счет нагревания выдыхаемого воздуха и испарения влаги с поверхности дыхательных путей. Увеличение теплопотерь тем больше, чем ниже температура выдыхаемого воздуха, а также чем больше объем легочной вентиляции.

В производственных условиях, когда температура воздуха и окружающих поверхностей ниже температуры кожи, теплоотдача осуществляется преимущественно конвекцией и излучением. Если же температура воздуха и окружающих поверхностей такая же, как температура кожи или выше ее, теплоотдача возможна лишь испарением влаги с поверхности тела и с верхних дыхательных путей, если воздух не насыщен водяными парами.

Значительная выраженность отдельных факторов микроклимата на производстве может быть причиной физиологических сдвигов в организме рабочих, в ряде случаев патологических состояний и профессиональных заболеваний.

При разных метеорологических условиях в организме человека происходят изменения в ряде функций систем и органов, принимающих участие в терморегуляции, - в системе кровообращения, нервной и потоотделительной системах. Интегральным показателем теплового состояния организма человека является температура тела. О степени напряжения терморегуляторных функций организма и о его тепловом состоянии можно судить также по изменению температуры кожи и тепловому балансу. Косвенными показателями теплового состояния могут служить влагопотери и реакция сердечно-сосудистой системы (частота сердечных сокращений, уровень артериального давления и минутный объем крови).

Стойкое нарушение терморегуляции, вследствие постоянного перегревания или переохлаждения организма обуславливает возникновение ряда заболеваний.

В условиях нагревающего микроклимата ограничение или даже полное исключение отдельных путей теплоотдачи может привести к значительному напряжению и даже нарушению терморегуляции, в результате которого возможно перегревание организма. Это состояние характеризуется повышением температуры тела, учащением пульса, обильным потоотделением и при сильной степени перегревания - тепловом ударе - расстройством координации движений, адинамией, падением артериального давления, потерей сознания. Вследствие нарушения водно-солиевого баланса может развиться также и судорожная болезнь, которая проявляется в виде тонических судорог конечностей, слабости, головных болей и др.

При работах на открытом воздухе во время интенсивного прямого облучения головы возникает солнечный удар, появляется головная боль, расстройства зрения, рвота, судороги, но сохраняется нормальная температура тела и др.

Воздействие инфракрасного излучения на организм человека проявляется как общими, так и местными реакциями. Местная реакция сильнее при облучении длинноволновой радиацией, поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости в этом случае короче, чем при коротковолновой радиации. За счет большой глубины проникновения в ткани тела коротковолновый участок спектра инфракрасной радиации обладает более выраженным общим действием на организм человека. Так, коротковолновая радиация (0,7 - 2,4 мкм) вызывает повышение температуры глубоколежащих тканей, например при длительном повторном облучении глаз ведет к помутнению хрусталика (профессиональная катаракта).

Под влиянием инфракрасного излучения в организме человека возникают биохимические сдвиги и изменения функционального состояния центральной нервной системы: образуется специфические биологические активные вещества типа гистамина, холина, повышается уровень фосфора и натрия в крови. усиливается секреторная деятельности желудка, поджелудочной и слюнных желез; в центральной нервной системе развиваются тормозные процессы, уменьшается нервно-мышечная возбудимость, понижается общий обмен.

Холодовый дискомфорт (конвекционный и радиационный_ вызывает в организме человека терморегуляторные сдвиги, направленные на ограничение теплопотерь и увеличение теплообразования. Уменьшение теплопотерь организма происходит за счет сужения сосудов в перифирических тканях.

Под влиянием низких и пониженных температур воздуха могут развиваться ознобления (припухлость кожи, ее зуд и жжение), обморожения, миозиты, невриты, радикулиты и др. При длительном охлаждении развиваются заболевания периферической нервной, мышечной систем, суставов: радикулиты, невриты, миозиты, ревматоидные заболевания. При частом и сильном охлаждении конечностей могут иметь место нейротрофические изменения в тканях.

Нормирование параметров микроклимата.

Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений". В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 устанавливаются оптимальные и допустимые метеорологические условия для рабочей зоны помещения, при выборе которых учитываются:

1. Период года - холодный период со среднесуточной температурой t £ 10°C и теплый период t > 10°C;

2. Категория работы:

а) легкие физические работы;

б) физические работы средней тяжести;

в) тяжелые физические работы.

При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50% и более работающих в соответствующем помещении.

К легким работам (категории I) с затратой энергии до 174 Вт относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров, в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию Iа (затраты энергии до 139 Вт) и категорию Iб (затраты энергии 140... 174 Вт).

К работам средней тяжести (категория, II) относят работы с затратой энергии 175...232 Вт (категория IIа) и 233. ..290 Вт (категория IIб). В категорию IIа входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию IIб - работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (в механосборочных цехах, текстильном производстве, при обработке древесины и др.).

К тяжелым работам (категория III) с затратой энергии более 290 Вт относят работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей (в кузнечных, литейных цехах с ручными процессами и др.).

3. Постоянное и непостоянное рабочее место;

4. Характеристики помещений по избыткам явного тепла.

(3.3)

где - суммарное количество поступающего явного тепла,

- суммарное количество уходящего тепла.

Тепло в помещении складывается от работающих под напряжением приборов, работающих людей, работающих осветительных приборов и за счет нагрева через окна, стены.

Оптимальные микроклиматические условия - сочетание показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействие на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия - сочетание количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействие на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений и нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные ощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Оптимальные показатели микроклимата распространяются на рабочую зону, допустимые показатели устанавливаются дифференцированно для постоянных и не постоянных рабочих мест.

Постоянное рабочее место - место, на котором работающий находится большую часть рабочего времени (более 50% или 2 часа непрерывно). Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным местом считается вся рабочая зона.

Непостоянное рабочее место - место, на котором работающий находится меньшую часть (менее 50% или менее 2 часов непрерывно) своего рабочего времени.

Оптимальные и допустимые показатели температуры, относительной влажности движения воздуха в рабочей зоне должны соответствовать табл.1 ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономическим принципам не обеспечиваются оптимальные нормы.

В кабинетах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и других производственных помещениях при выполнении работ операторского типа, связанных с нервно-эмоциональным напряжением, должны соблюдаться оптимальные величины температуры воздуха 22-24°С, его относительная влажность 40-60%, скорость движения не более 0,1 м/с.

перечень других производственных помещений, в которых должны соблюдаться оптимальные нормы микроклимата, определяются отраслевыми документами, согласованными с органами санитарного надзора в установленном порядке. Основные параметры приведены в табл. 3.2.

Температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха измеряют на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки при работах выполняемых сидя, и на 1,5 м - при работах стоя.

Таблица 3.2. Нормируемые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

* Большая скорость движения воздуха в теплый период года соответствует максимальной температуре воздуха, меньшая - минимальной температуре воздуха. Для промежуточных величин температуры воздуха скорость его движения может быть определена интерполяцией.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под параметрами микроклимата?

2. В зависимости от каких факторов устанавливаются нормы показателей микроклимата для каждого конкретного помещения?

3. На какие периоды делится год при нормировании показателей микроклимата помещений, и какой фактор определяет границу между этими периодами?

4. На какие категории по степени тяжести делиться все работы, и какой фактор определяет отнесение их к той иной категории?

5. Что принимается под избытком явного тепла в помещении?

6. На какие категории делятся помещения по избыткам явного тепла, и какой показатель является границей между этими категориями?

7. Какие разновидности термометров рассматриваются в данной лабораторной работе?

8. Что такое максимально-минимальный термометр?

9. Назначение парного термометра, его устройство, принцип измерения им температуры?

10. Какие приборы используются для измерения относительной влажности воздуха?

11. Устройство психрометра, принцип его работы и измерение влажности воздуха?

12. За счет каких особенностей устройства аспирационный психрометр дает значительно более точные результаты измерений?

13. Какие приборы используются для измерения скорости движения воздуха?

14. Назначение «черного шара»

15. Как работает система терморегуляции человека?

16.Что понимается под оптимальными микроклиматическими параметрами?

17. Что понимается под допустимыми микроклиматическими параметрами?

Тест

1. Приборы, измеряющие относительную влажность воздуха:

- психрометр статический(ответ);

- кататермометр;

- гигрометр ;

- психрометр аспирационный ;

- барометр;

- манометр.

2. Сильная подижность воздуха ведет к:

- увеличению теплоотдачи

- перегреву

- переохлаждению

- уменьшению теплоотдачи

- простудам

3. Относительную влажность воздуха более точно показывает:

- аспирационный психрометр;

- стационарный психрометр;

- баротермогигрометр

- гигрометр

4. Более точные показания температуры дает:

- спиртовой термометр;

- аспирационный психрометр ;

- ртутный термометр;

- манометр.

5. Теплообмен человека с окружающей средой осуществляется за счет:

- теплопроводности;

- излучения;

- конвекции;

- освещения;

- вибрации.

6. Терморегуляция человека осуществляется за счет:

- изменения биохимических процессов ;

- повышения давления;

- изменения потоотделения;

- регулирования кровотока;

- пищеварения.

7. Определения нормативных значений параметров микроклимата зависит от:

- времени суток;

- времени года;

- характеристики помещений по теплопоступлениям;

- характеристик оборудования;

- характера работ по физической нагрузке.

8. Характер работ по физической нагрузке зависит от:

- эксплуатируемого оборудования;

- затратам энергии на выполнении работ;

- занимаемой должности;

- времени года.

9. При повышенной влажности потоотделение:

- будет увеличиваться;

- будет уменьшаться;

- не изменится.

10. Источники поступления тепла в производственном помещении, учитывающиеся при нормировании параметров микроклимата:

- работающие под напряжением приборы;

- приборы отопления;

- работающие люди;

- кондиционеры;

- приборы освещения

- все перечисленные

3.2.2. Производственная пыль

Многие производственные процессы сопровождаются значительным выделением пыли.

Пыли - это тонкодисперсионные частицы, которые образуются при различных производственных процессах - дроблении, размалывании и обработки твердых тел, при просеивании и транспортировке сыпучих материалов и т.п.

пыли, взвешенные в воздухе, называются аэрозолями, скопление осевших пылей - аэрогелями.

Промышленная пыль бывает органическая (древесная, торфяная, угольная) и неорганическая (металлическая, минеральная).

По степени токсичности пыли делятся на ядовитые и неядовитые.

Вредность воздействия зависит от количества вдыхаемой пыли, степени ее дисперсионности, от химического состава и растворимости.

Глубоко в легкие проникают пылинки размером от 1 до 10 микрон. Более мелкие выдыхаются обратно, а более крупные задерживаются в носоглотке. Нетоксичные пыли, кроме того могут адсорбировать ядовитые и нерадиоактивные вещества, приобретать электрический заряд, что увеличивает их вредное действие.

От электрических свойств пылевых частиц в ряде случаев зависит процесс осаждения, а следовательно, и время нахождения их в воздухе. При разноименном заряде пылинки притягиваются друг к другу и быстро оседают. При одинаковом заряде пылинки, отталкиваясь одна от другой, могут долго находится в воздухе.

Пыль может быть носителем микробов, клещей, яиц гельминтов и др.

Действие на организм.

Под влиянием пыли могут развиваться как специфические, так и неспецифические заболевания. Специфическая патология проявляется в виде пневмокониозов - фиброза легочной ткани. Пневмокониозы классифицируют следующим образом: силикоз - характерная форма пневмокониоза, возникающая под действием пыли свободного диоксида кремния: силикатоз - пневмокониоз, возникающий при вдыхании пыли солей кремниевой кислоты (наиболее часто встречающейся вид силикатоза - асбестоз, цементоз, талькоз и др.; металлокониоз (бериллиоз и др.), карбокониоз (анитракоз и др.); пневмокониоз от смешанной пыли, от органической пыли (биссиниоз и др.). наиболее опасным заболеванием является силикоз. Он может развиваться у рабочих горнорудной , угольной, машиностроительной промышленности и др.

при силикозе тяжелые склеротические изменения наблюдаются в органах дыхания с одновременными значительными нарушениями в нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, лимфатической системах.

Склеротические изменения легочной ткани при силикозе приводят к развитию эмфиземы легких, легочной недостаточности, наблюдаются поражения бронхов, потеря их эластичности, бронхит в ряде случаев бронхоэктаз и др.

По морфологической картине в легких выделяются две формы силикоза: узелковая и диффузно-склеротическая. Развиваются нарушения кровообращения в малом кругу, можно наблюдать сердечно-легочную недостаточность по типу «легочного сердца» и др.

Изменяется секреторная функция желудочно-кишечного тракта с угнетением активности пищеварительных ферментов.

Из неспецифических заболеваний, вызываемых воздействием производственной пыли, можно назвать пневмонии (пыль марганца, томасшлаковая пыль), пылевые бронхиты, бронхиальную астму (древесная, мучная пыль), поражения слизистой носа и носоглотки (пыль цемента, хрома и др.), конъюктевиты, поражения кожи - бородавки, угри, изъязвления, экземы, дерматиты и др. Некоторые виды пыли (асбест, хром) представляют канцерогенную опасность. Систематическая работа в условиях воздействия пыли вызывает повышенную заболеваемость рабочих с временной нетрудоспособностью; это связанно со снижением защитных иммунобиологических функций организма. Действия пыли могут усугублять тяжелый физический труд, охлаждение тела человека, некоторые токсичные газы, что приводит к более быстрому возникновению и усилению тяжести пневмокониоза. Аэрозоли некоторых металлов (ванадий, молибден, марганец, кадмий и др.), пыль ядохимикатов (гексахлоран и др) при несоблюдении гигиенических условий труда у отдельных рабочих могут вызывать профессиональные заболевания.

Нормирование пыли в воздухе рабочей зоны осуществляют по предельно-допустимым концентрациям (ПДК).

3.2.3. Производственные яды

Яды - вещества, которые, попадая в организм в небольших количествах, вступают в нем в химическое или физико-химическое взаимодействие с тканями и при определенных условиях вызывают нарушение здоровья. Хотя ядовитые свойства могут проявить практически все вещества, даже такие, как поваренная соль в больших дозах или кислород при повышенном давлении, к ядам принято относить лишь те, которые свое вредное действие проявляют в обычных условиях и в относительно небольших количествах.

Производственными (промышленными) называются яды, которые влияют на человека в условиях трудовой деятельности и вызывают ухудшение работоспособности или нарушение здоровья - профессиональные или производственные отравления.

Бытовыми ядами называют вещества, воздействующие на человека в быту. Это вещества, содержащиеся в препаратах бытовой химии, косметике.

Источниками выделения химических веществ в различных отраслях промышленности могут быть негерметичное оборудование, недостаточно механизированные (автоматизированные) операции загрузки сырья и выгрузки готовой продукции, ремонтные работы. Химические вещества могут поступать в производственные помещения и через приточные вентиляционные системы в тех случаях, когда атмосферный воздух загрязнен химическими продуктами, являющимися выбросами данного производства.

Непосредственными источниками выделения химических веществ при плохом хранении могут быть подготовительные операции: размол и просеивание материалов, транспортирование сырья, травление, сушка.

На предприятиях связи в процессе монтажа, наладки, эксплуатации могут представлять опасность следующие вещества и соединения: сургуч, штемпельная краска, керосин, бензин, спирт; кислоты: серная, соляная, борная, щелочи, свинец, олово, флюсы, водород, сентабик (вместо хлорки), антисептики (уралит, триолит, фтористый натрий, креозотовое и антраценовое масло) для пропитки столбов и опор, отработанные газы в генераторных и дизельных.

Классификация химических веществ.

1. По химическому строению вещества можно разделить на следующие группы:

• органические соединения (альдегиды, спирты, кетоны);

• элементно-органические соединения (фосфорорганические, хлорорганические);

• неорганические (свинец, ртуть).

2. По агрегатному состоянию химические вещества делятся на газы, пары, аэрозоли и их смеси.

3. В зависимости от их практического применения химические вещества подразделяются на:

- промышленные яды;

- ядохимикаты (испольхзуемые в сельском хозяйстве пестициды и др.);

- лекарственные средства;

- бытовые химикаты (например, пищевые добавки, средства санитарии, личной гигиены, косметики);

- биологические растительные и животные яды, которые содержаться в растениях, грибах, у животных и насекомых.

4. По действию на организм человека химические вещества подразделяются на:

а) общетоксические - вступающие во взаимодействие с организмом человека, вызывающие различные отклонения в состоянии здоровья работающего.

Условно по физиологическому воздействию на человека токсичные вещества могут быть разделены на четыре группы:

• раздражающие - действующие на дыхательные пути и слизистую оболочку глаз (сернистый газ, хлор, аммиак, фтористый и хлористый водород, формальдегид, окислы азота).

• удушающие - нарушающие процесс усвоения кислорода тканями: оксид углерода, хлор, сероводород и др.

• наркотические - азот под давлением, трихлорэтилен, бензил, дихлоэтан, ацитилен, ацетон, фенол, четыреххлористый углерод.

• соматические - вызывающие нарушение деятельности организма или его отдельных систем: свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения, метиловый спирт.

б) сенсибилизирующие - вызывающие нейроэндокринные нарушения, сопровождающиеся гнездковой плешивостью, депигментацией кожи (формальдегид, растворители, лаки, некоторые антибиотики).

в) канцерогенные - вызывающие рост раковых клеток (от греческого «канцеро» - краб, в виде краба представляли раковые опухоли).

г) генеративные:

• гонадотропные (действующие на половую сферу);

• эмбриотропные (действующие на эмбрионы);

• мутагенные (влияющие на наследственность, имеющие отдаленные последствия).

д) аллергены - вызывающие различные аллергические реакции.

4. По степени опасности для организма человека все химические вещества разделены на 4 класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76):

1 класс - чрезвычайно опасные;

2 класс - высокоопасные;

3 класс - умеренно опасные;

4 класс - малоопасные.

Действие на организм.

О вредном воздействии химических факторов свидетельствуют, в первую очередь, сдвиги, появляющиеся в организме человека.

Критерии, свидетельствующие о вредном воздействии факторов производственной среды:

1. Нарушение в состоянии здоровья или патология органов, наиболее уязвимых для данного яда.

2. Рост числа лиц с отклонениями от нормы.

3. Рост изменений с увеличением стажа работы.

4. Воспроизводимость отклонений при повторных исследованиях.

Действие ядов может быть общим или местным. Общее действие развивается в результате всасывания ядов в кровь. При этом нередко наблюдается относительная избирательность, выражающаяся в том, что преимущественно поражаются те или иные органы и системы, например, нервная система при отравлении марганцем, органы кроветворения - при отравлении бензолом. При местном действии преобладает повреждение тканей на месте соприкосновений их с ядом: явление раздражения, воспаления, ожоги кожных и слизистых покровов - чаще всего при контакте с щелочными и кислотными растворами и парами. Местное действие, как правило, сопровождается и общими явлениями вследствие всасывания продуктов распада тканей и рефлекторных реакций в результате раздражения нервных окончаний.

Производственные отравления протекают в острой, подострой и хронической формах. Острые отравления чаще бывают групповыми и возникают в случаях аварий. Эти отравления характеризуются:

1)кратковременностью действия яда - не более, чем в течении одной смены;

2)поступлением в организм яда в относительно больших количествах - при высоких концентрациях в воздухе, ошибочном приеме внутрь, сильном загрязнении кожных покровов;

3)яркими клиническими проявлениями непосредственно в момент действия яда или через относительно небольшой - обычно несколько часов - скрытый (латентный) период.

В развитии острого отравления, как правило, имеются две фазы: первая - неспецифические проявления (головная боль, слабость, тошнота) и вторая - специфических (например, отек легких при отравлении окислами азота).

Хронические отравления возникают постепенно, при длительном действии ядов, проникающих в организм в относительно небольших количествах. Они развиваются вследствие накопления самого яд в организме или вызываемых им изменений. Поражаемые органы и системы в организме при хроническом и остром отравлениях одним и тем же ядом могут отличаться. Например, при остром отравлении бензолом в основном страдает нервная система и наблюдается наркотическое действие, при хроническом - система кроветворения.

Наряду с острым и хроническими отравлениями выделяют подострые формы, которые, хотя и сходны по условиям возникновения и проявления с острыми отравлениями, но развиваются медленнее и имеют более затяжное течение производственные яды могут быть причиной не только специфических, острых, подострых и хронических отравлений, но и других отрицательных последствий. Они могут снижать иммунобиологическую сопротивляемость организма, способствовать развитию таких болезней, как катар верхних дыхательных путей, туберкулез, заболевания почек, сердечно-сосудистой системы, СПИД и др. Имеются производственные яды, вызывающие аллергические заболевания (бронхиальная астма, экзема и др.) и ряд отдельных последствий. Например, некоторые яды влияют на генеративную функцию, поражая гонады, оказывая эмбриотоксическое действие, вызывая развитие уродств. Среди ядов имеются и способствующие развитию опухолей - так называемые канцерогены, к которым относятся ароматические амины, полициклические углеводы, в частности бензпирен.

Реакция организма на яд зависит от:

1. Пола, возраста, индивидуальной чувствительности;

2. Химической структуры и физических свойств яда; количество попавшего вещества, длительности и непрерывности его поступления;

3. Окружающей среды - шума, вибрации, температуры, относительной влажности помещения, пыли. В организм человека вредные вещества попадают через органы дыхания,желудочно-кишечный тракт и кожные покровы.. Основыным путем проникновения являются органы дыхания.. Распределение химических веществ в организме подчиняется определенным закономерностям. Сначала происходит распределение вещества в организме, затем основныю роль начинает играть поглощающая способность тканей.

Токсичность – это способность веществ оказывать вредное воздействие на живые организмы.

Основным критерием токсичности веществ является ПДК. Показатель токсичности вещества определяет его ПДК.

ПДК - концентрация, которая при ежедневной работе в течении 8 часов (40 часов в неделю) за время всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами медицинских исследований, в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и последующих поколений. (ГОСТ 12.1.005-76).

Кроме показателя ПДК, который определяет класс опасности по концентрации вещества в воздухе, используются и другие показатели.

Средняя смертельная концентрация вещества в воздухе ЛК50 (мг/м3)- концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух-четырехчасовом вдыхании.

Средняя смертельная доза ДЛ50 (мг/кг) – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при введении в желудок.

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу ЛД50 (мг/кг) – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу.

Для организма подростков характерным является высокий уровень всех окислительных и обменных процессов при незавершенности развития защитно-приспособительных механизмов. Это приводит к тому, что способность к обеззараживанию химических веществ у подростков значительно снижена, а чувствительность к ним в 3-4 раза выше, чем у взрослых.

Даже при воздействии химических продуктов в концентрациях ниже допустимых величин у подростков выявляются неблагоприятные реакции неспецифического характера: снижение иммунобиологической реактивности, анемия, функциональные нарушения со стороны нервной и сердечно-сосудистой системы, аллергические реакции.

Нормирование действия вредных химических веществ.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений устанавливается предельно допустимые концентрации в рабочей зоне (ПДКрз) вредных веществ, аэрозолей и пыли, представляющих собой массу вредного вещества, содержащегося в 1 м3 воздуха (мг/м3). ПДКрз устанавливается в зависимости от класса опасности вещества.

Если в воздухе рабочей зоны находятся несколько веществ, обладающих независимым действием, то концентрация Кi каждого не должна превышать установленное для него значения ПДКрз.

Сi≤ ПДКрз

Если в воздухе рабочей зоны находятся n веществ, обладающих суммацией действия, то сумма отношений концентрации Кi каждого вещества к его ПДКрз не должна быть больше 1.

Если в воздухе рабочей зоны находится n веществ, обладающих синергизмом и антогонизмом действия, то должно выполнятся условие:

Где Хi поправка, учитывающая усиление или ослабление действия вещества.

3.2.4 Производственный шум

Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие воздействия на нее какой-либо возмущающей силы. Звуки, издаваемые гармонически колеблющимся телом, называются музыкальным тоном. Музыкальные тоны отличаются громкостью и высотой. Громкость определяется амплитудой колебаний, высота звука определяется частотой.

Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16….20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление Р. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением давления и средним давлением, которые наблюдаются в невозмущенной среде, называют звуковым давлением; измеряется в Па.

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I.

Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке среды, отнесенной к единице поверхности; измеряется в Вт/м2.

Минимальное звуковое давление Ро и минимальная интенсивность звука Iо, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять не абсолютные значения интенсивности звукового давления, а относительные их уровни в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям Pо и Iо.

Уровень интенсивности звука определяется по формуле

где : I – интенсивность звука в данной точке; Вт/м2;

Iо – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному (1*10-12) Вт/м2 при частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления определяется по формуле

где: Р – звуковое давление в данной точке, Па;

Ро – пороговое звуковое давление, равное (2 * 10-5) Па.

Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука над уровнем другого, называется белом. Пользуются единице в 10 раз меньшей – децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, составляет 0…140 дБ.

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека.

Звуковую мощность и звуковое давление как величины переменные можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты.

Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровней) от частоты называется частотным спектром шума.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру, называется широкополосным. Если прослушивается звук определенной частоты, то шум называется тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.

Обычно частотный спектр определяется опытным путем, находя звуковые давления не для каждой отдельной частоты, а для октавных (или третьоктавных) полос частот.

Среднегеометрическая октавная полоса частот fср определяется как:

fср. = √fH * fb;

причем для октавных полос fb / FH = 2,

для третьоктавных fb / fH = 1,26,

где: fb – верхняя частота,

fH – нижняя частота.

По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (Мах звуковое давление < 400 ГЦ), среднечастотные (400 – 1000 Гц) и высокочастотные (> 1000 Гц).

Частотные спектры шума получают с помощью анализаторов шума, представляющих собой набор электрических фильтров, которые пропускают электрический звуковой сигнал в определенной полосе частот (полосе пропускания).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

Непостоянные бывают:

- колеблющиеся по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;

- прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума;

- импульсные, состоящие из сигналов менее 1с.

Источники шума

Шум создается одиночными или комплексными источниками, находящимися снаружи или внутри здания. Это прежде всего транспортные средства, техническое оборудование промышленных и бытовых предприятий, вентиляторные, газотурбокомпрессорные установки, санитарно-техническое оборудование жилых зданий, трансформаторы.

В зависимости от физической природы шумы могут быть:

- механические – возникающие при вибрации поверхностей машин и при одиночных или периодических ударах конструкции;

- аэродинамические – при прохождении в газах процессов, выхлопах автомобилей;

- электромагнитные;

- гидродинамические.

По характеру действия шумы делятся на стабильные, прерывистые, воющие. Последние два особенно неблагоприятно действуют на слух.

Для измерения шума применяются приборы - шумомеры (ШМ-1).

Шум в рабочем помещении измеряют на высоте 1,5 м, на расстоянии 1 м от его источника. При равномерном размещении шума измерение проводят в двух точках, расположенных по длинной оси помещения на высоте 1,5 м.

Действие на организм

Воздействие шума на организм может проявляться в виде специфического поражения органа слуха, нарушений со стороны ряда органов и систем, снижения производительности труда, снижения внимания, повышения уровня травматизма.

В отрасли связи шум является одним из наиболее распространенных источников вредности.

Длительное воздействие шума большой интенсивности приводит к патологическому состоянию слухового аппарата и его утомлению. Утомление может постепенно перейти в тугоухость и глухоту. Чаще всего снижение слуха развивается в течение 5 – 7 лет и более – ухудшается восприятие шепотной речи, появляются головные боли, шум и писк в ушах. Период отдыха, восстановления слухового восприятия, становится все длиннее.

Интенсивный шум вызывает изменение сердечно-сосудистой системы, сопровождаемые нарушением тонуса и ритма сердечных сокращений, изменяется артериальное давление.

При этом степень выраженности гипертензивного действия шума зависит от интенсивности, времени воздействия, частотного состава и др.

Шум действует на центральную нервную систему, функциональные изменения в которой происходят зачастую раньше, чем определяется нарушение слуховой чувствительности. Это выражается астеническими реакциями, синдромом вегетативной дисфункции, астеновегетативным синдромом с характерными симптомами – раздражительностью, ослаблением памяти, апатией, подавленным настроением.

Шум вызывает нарушение нормальной функции желудка – уменьшается выделение желудочного сока, изменяется кислотность, что приводит к гастритам и язвам.

Шум действует на вестибулярный аппарат, вызывая нарушение координации движений, тошноту. Действуя на другие анализаторы, вызывает нарушение концентрации внимания, ухудшается восприятие цветовых и звуковых сигналов, раньше возникает чувство усталости и развиваются признаки утомления. Все это ведет к снижению производительности труда и повышает риск травматизма.

Шум обладает кумулятивным (накапливающим) действием. Чем старше человек, тем резче его реакция на шумовое раздражение.

При уровне шума 65 дБ (шум улицы, рынка, машинописного бюро) повышается кровяное давление, появляется быстрая утомляемость.

Уровень шума 90 дБ (шум поезда метрополитена) приводит к нарушениям слуха, ухудшению деятельности ЖКТ, нарушению нервной деятельности.

При шуме в 140 дБ (мотор самолета в 100 м) могут лопнуть барабанные перепонки, могут быть нарушены связи между частями внутреннего уха. Клетки коры головного мозга находятся в состоянии, близком к истощению. Звук вызывает механические колебания тканей и разрушение нервных клеток.

Опасны не только производственные, опасны и бытовые шумы.

Школьник делает уроки «под телевизор», подросток читает рядом с включенным магнитофоном, в рабочем кабинете гремит радио, в кабине шофера – магнитофон. Насколько же безобидна такая картина?

Ученым давно известно, как вредно сказывается на человеке радиошумы параллельно с работой. Здесь не идет речь о специально подобранной музыке, например, для конвейера. Многолетние исследования лаборатории качества ОС НИИ общей и коммунальной гигиены установили, что производительность самых различных видов труда при радиошуме значительно снижается. В первую очередь это относится к умственной работе, так как она требует повышенного внимания.

Если включен репродуктор – производительность умственного труда снижается в 2 – 4 раза, при двух включенных репродукторах с разными программами она снижается в 12 – 15 раз. Это же относится к эффективности учебного процесса. В 1,5 – 2 раза снижается и производительность физического труда при одном включенном репродукторе, в 3 – 5 раз – при двух. В 2 – 3 раза увеличиваются несчастные случаи на производстве.

Работа при радиошуме вызывает ощущение тяжести в голове, головные боли, приводит к развитию неврозов, гипертонии, язвы желудка.

Нормирование шума

Для оценки шума используют частотный спектр измеренного уровня звукового давления, выраженный в дБ, в октавных полосах частот, который сравнивается с предельным спектром, нормированным в ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».

Для ориентировочной оценки шумовой обстановки допускается использовать одночисловую характеристику – так называемый уровень звука, дБА, измеряемый без частотного анализа по шкале А шумометра, которая приблизительно соответствует числовой характеристике слуха человека. Слуховой аппарат человека более чувствителен к звукам высоких частот, поэтому нормируемые значения звукового давления уменьшаются с увеличением f. Для постоянного шума нормируемыми параметрами являются – допустимые уровни звукового давления и уровни звука на рабочих местах (по ГОСТ 12.1.003-83).

Для непостоянного шума нормируемым параметром является эквивалентный уровень звука LА единиц в дБ по шкале А.

Эквивалентным уровнем звука называется значение уровня звука постоянного шума, который в пределах регламентируемого интервала времени

Т = t2 - t1 имеет тоже самое среднеквадратичное значение уровня звука, что и рассматриваемый шум.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под шумом?

2. Назовите характеристики шума.

3. Что такое звуковое поле?

4. Почему шум измеряется в дБ?

5. Как нормируется шум?

6. Как воздействует шум на человека?

7. Меры борьбы с механическими шумами.

8. Перечислите методы борьбы с шумом.

9. Каковы средства индивидуальной защиты от шума?

10. Как определяется интенсивность шума от нескольких источников?

11. Какие источники шума на предприятиях связи вы знаете?

Тест

1. Звук - это:

• механические колебания упругой среды с частотой от 16 Гц до 20 кГц;

• электромагнитные волны с частотой от 16 Гц до 20 кГц;

• механические колебания упругой среды с частотой более 20 кГц;

• механические колебания упругой среды с частотой менее 16 Гц.

2.Звуковое давление Р измеряется в:

кг; Па; м/с; Вт

3. Интенсивность звука I - это:

• количество энергии, переносимой звуковой волной за одну секунду через сечение площадью 1 м2, перпендикулярное направлению движения;

• количество звуковой энергии, излучаемой источником звука;

• количество звуковой энергии, действующей на слуховой аппарат человека.

4. Стандартному порогу слышимости соответствует интенсивность звука Io:

1 Вт/м2; 20 Вт/м2; 100 Вт/м2; 10-12 Вт/м2

5. Какая интенсивность звука соответствует уровню интенсивности LI = 10 дБ:

10-12 Вт/м2; 10-10 Вт/м2; 10 Вт/м2; 10-11 Вт/м2

6.Нормируемой на рабочем месте величиной является:

• звуковое давление Р, Па;

• интенсивность звука I, Вт/м2 ;

• звуковая мощность W, Вт;

• уровень звукового давления, дБ;

• уровень интенсивности звука, дБ.

3.2.5. Производственная вибрация

Вибрация представляет собой механическое колебательное движение, простейшим видом которого является гармоническое (синусоидальное) колебание.

Основные параметры синусоидального колебания: частота - в герцах; амплитуда смещения - А в м или см; скорость v в м/с; ускорение а в м/с2 или в долях ускорения силы тяжести - 9, 81 м/с2. Время в течении которого совершается одно полное колебание, называется периодом колебания Т(с). для синусоидальных колебаний скорость (v) и ускорение (а) определяются по формуле: v = 2πf А; а = (2πf)2 А, где π = 3,14; f - частота, Гц; А - амплитуда колебаний, м.

За нулевой уровень колебательной скорости принимают величину 5 10-8 м/с, соответствующую среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления, равном 2 10-5 Н/м2. За нулевой уровень колебательного ускорения принимают величину 3 10-4 м/с2.

Относительные уровни виброскорости и виброускорения выражаются в децибеллах и определяются по формулам:

По способу передачи принято различать вибрацию локальную, передаваемую через руки (при работе с ручными машинами, органами управления), и общую передаваемую через опорные поверхности или стоящего человека.

По характеру спектра вибрации подразделяют на:

узкополосные, у которых контролируемые параметры в 1/3- октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 - октавных полосах;

широкополосные, которые не отвечают указанному требованию.

По частотному составу подразделяются:

низкочастотные с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 8 и 16 Гц (локальная), 1 и 4 Гц (общая);

среднечастотные - 31,5 и 63 Гц (локальная), 8 и 16 Гц (общая);

высокочастотные - 125, 250, 500 и 1000 Гц (локальная), и31, 5 и 63 Гц (общая).

По временным характеристиками локальные вибрации подразделяются на:

постоянные, для которых величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ0 за время наблюдения не мене 1 мин;

непостоянные, для которых величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.

Непостоянные вибрации подразделяются на:

колеблющиеся во времени, для которых уровень виброскорости непрерывно меняется во времени;

прерывистые, когда контакт оператора с вибрацией в процессе работы прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1с;

импульсные, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Местная вибрация.

По источнику возникновения локальные вибрации подразделяются на передающиеся от:

ручных машин с двигателями (или ручного механизированного инструмента), органов ручного управления машинами и оборудованием;

ручных инструментов без двигателей (например, рихтовочные молотки разных моделей) и обрабатываемых деталей.

Преимущественно местную вибрацию создают ручные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия. К виброопасному оборудованию относятся клепальные, рубильные, отбойные молотки, бетономолы, трамбовки, поверхностные и глубинные ручные вибраторы, шлифовальные машины, дрели, горные сверла, бензомоторные и электропилы и др.

В большинстве случаев ручные виброопасные машины генерируют вибрацию, уровни колебательной скорости которой значитльно превышают допустимые нормами величины. Для пневмотрамбовок, гайковертов, горных сверл характерна вибрация с высокими уровнями в области низких частот. Вибрация пневматических рубильных, клепальных молотков, бурильных перфораторов, шлифовальных машин, бензомоторных пил характеризуется как средне- и высокочастотная, пневматических отбойных молотков, бурильных перфораторов, ручных вибраторов для уплотнения бетона как низко- , средне- и высокочастотная.

При работе ручных машин ударного и ударно-вращательного действия возникает так называемая отдача.

Отдача - периодический обратимый импульс, характер которого обусловлен конструкцией ручной машины, физическими свойствами обрабатываемого объекта, степенью осевого усиления, прикладываемого оператором.

К усугубляющим воздействие вибрации ручных машин на организм человека относятся шум высокой интенсивности, неблагоприятные метеорологические условия, пониженное и повышенное атмосферное давление и др.

При работе с пневматическими ручными машинами имеет место охлаждение рук отработанным воздухом и холодным металлом корпуса машины.

Общая вибрация.

В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования безопасности» существуют следующие виды общей вибрации - три категории:

1-транспоттная вибрация;

2-транспортно-технологическая;

3-технологическая.

Технологическая вибрация в свою очередь подразделяется на 4 типа:

3а - на постоянных рабочих местах в производственных помещениях, центральных постах управления и др;

3б - на рабочих местах в служебных помещениях на судах;

3в - на рабочих местах на складах, бытовых и других производственных помещениях;

3г - на рабочих местах в заводоуправлениях, КБ, лабораториях, учебных пунктах, ВЦ, конторских помещениях и др. помещениях умственного труда.

К источникам транспортной вибрации относят: тракторы, сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые, в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки; снегоочистители.

К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, машины для загрузки (завалочные) для мартеновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт.

К источникам технологической вибрации относят: станки металло- деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна(сушилки), оборудование промышленности стройматериалов, установки химической и нефтехимической промышленности.

Действие на организм.

Характер воздействия на организм производственной вибрации определяется уровнями, частотным спектром, физиологическими свойствами тела человека. Местная вибрация малой интенсивности может оказывать благоприятное воздействие на организм человека: восстановить трофические изменения, улучшить функциональное состояние центральной нервной системы, ускорить заживление ран и т.п. При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии - вибрационной болезни.

В производственных условиях ручные машины с максимальным уровнем виброскорости в полосах низких частот (до 35 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в областях спектра 35-250 Гц, наблюдаются преимущественно сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов.

К основным проявлениям вибрационной патологии относятся нейрососудистые расстройства рук, сопровождающиеся интенсивными болями после работы и по ночам, снижением всех видов кожной чувствительности, слабостью в кистях рук. Нередко наблюдается так называемый феномен мертвых или белых пальцев. Параллельно развиваются мышечные и кожные изменения, а также расстройства нервной системы по типу неврозов.

Изменение костно-мышечной системы обусловлены как нарушениями нервно-сосудистой регуляции (в том числе и рефлекторного характера), так и непосредственным влиянием хронической микротравмы. При рентгеновских исследованиях в костях и суставах обнаруживаются явления функциональной перестройки в костной ткани: при длительном действии вибрации выявляются кистовидные образования в костях, резорбция бугристости ногтевых фаланг, региональный остеопороз, эностозы, эпикондилиты, явления септического некроза, деформирующего остеоартроза.

Одним из ранних признаков вибрационной патологии у операторов, работающих с ручными машинами, считается изменение кожного анализатора - повышение порогов вибрационной чувствительности. Степень изменения вибрационной чувствительности определяется параметрами вибрации, длительностью воздействия, а также наличием сопутствующих факторов производственной среды (охлаждение рук, мышечная нагрузка).

Наиболее характерными проявлениями вибрационной болезни считают периферические нейрососудистые расстройства верхних конечностей. Эти нарушения отчетливо проявляются в изменении кровенаполнения тканей предплечья, пальцев кисти, а также в изменении реактивности сосудов и общей дистонии.

Низкочастотная общая вибрация вызывает длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение органов брюшной полости, изменение моторики гладкой мускулатуры желудка и кишечника, возникновение и прогрессирование дегенеративных изменений позвоночника.

У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации отмечается повышенная частота гинекологических заболеваний, самопроизвольных абортов, преждевременных родов; низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение кровообращения органов малого таза.

Длительное действие общей вибрации может привести к развитию вибрационной болезни. Для ее клинической картины характерны явления периферического вегетативного полиневрита в сочетании с функциональными изменениями ЦНС (астенические и астеноневрические реакции, головокружение, эмоциональная неустойчивость), а при выраженных формах - изменения вестибулярного аппарата.

Нормирование

Для санитарного нормирования и контроля вибраций используются среднеквадратичные значения виброускорения и виброскорости, а также их логарифмические уровни в децибелах. ГОСТ 12.1.012-90.

Общая вибрация нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 Гц и в 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; ...40; 50; 63; 80 Гц.

Локальная вибрация нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 8, 16, 32, 63, 120, 250, 500, 1000 Гц.

3.2.6. Производственное освещение.

Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности.

Из общего объема информации человек получает через зрительный канал около 80%. Качество поступающей информации во многом зависит от освещения: неудовлетворительное количественно или качественно оно не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом. Нерациональное освещение может, кроме того, являться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие источники и блики от них, резкие тени ухудшают видимость настолько, что вызывает полную потерю ориентировки работающих.

Основные светотехнические характеристики и единицы их измерения.

Часть электромагнитного спектра с длинами волн 10-340000 нм называется оптической областью спектра:

• ультрафиолетовое излучение - 10-380

• видимое излучение - 380-770 нм;

• инфракрасное излучение - 770-340000 нм.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм).

Световой поток Ф - поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, характеризует мощность светового излучения.

Единица светового потока - люмен (лм) - световой поток, излучаемый точечным источником с телесным углом в 1 стерадиан при силе света, равной 1 канделе.

Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку измерение ее основывается на зрительном восприятии.

Все источники света, в том числе и осветительные приборы, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока - сила света I.

Сила света I определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и распространяется равномерно внутри элементарного телесного угла d, к величине этого угла.

За величину силы света принята кандела (кд).

Одна кандела - сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/6.105 м2 полного излучения (государственный эталон света) в перпендикулярном направлении при температуре затвердения платины (2046,65 К) при давлении 101325 Па.

Освещенность Е - отношение светового потока dФ попадающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента.

За единицу освещенности принят люкс (лк).

Яркость L элемента поверхности dS под углом относительно нормали этого элемента есть А, отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к данному направлению излучения.

Коэффициент отражения характеризует способность отражать падающий на него световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр к падающему на него потоку Фпад.

К основным качественным показателям освещения относятся коэффициент пульсации, показатель ослепленности и дискомфорта, спектральный состав света.

Для оценки условий зрительной работы существуют такие характеристики как фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта.

Системы и виды освещения.

Естественное, искусственное и совмещенное (естественное и искусственное вместе).

Естественное - верхнее и боковое, комбинированное.

По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух систем - общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Применение одного местного освещения не допускается.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное.

Рабочее освещение - освещение обязательное для всех помещений и освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение - освещение, устраиваемое для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с этим нарушением нормального обслуживания могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса и т.п., т.е. те ситуации, в которых недопустимо прекращение работ.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания не менее 5 % от нормальной освещенности при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри здания.

Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей, на лестничных клетках, вдоль основных проходов в производственных помещениях, в которых работает более 50 человек.

Должно обеспечивать наименьшую освещенность в помещениях на полу основных проходов и на ступеньках не менее 0,5 лк, а на открытых территориях - 0,2 лк. Выходные двери общественных помещений общественного назначения, в которых могут находится более 100 человек, должны быть отмечены световыми сигналами - указателями.

Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяются к независимому источнику, а светильники для эвакуации людей - к сети, независимо от рабочего освещения, начиная от щита на подстанции.

В нерабочее время, совпадающее с темными временами суток, во многих случаях необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение для несения дежурств охраны.

Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений выделяется часть светильников рабочего или аварийного освещения.

Источники искусственного освещения и осветительные приборы.

Источники: лампы накаливания и люминесцентные лампы, светодиодные лампы

Основными параметрами электрических источников света являются номинальные значения напряжения ( в В), мощности (в Вт), светового потока (в лм), световой отдачи (в лм/Вт) и срока службы (в час). Эти параметры устанавливаются соответствующими ГОСТами.

Лампы накаливания. Принцип действия которых основан на тепловом действии электрического тока (вольфрамовая нить лампы, раскаленная до 2500-2700°С, излучает световой поток), в настоящее время являются наиболее массовым источником света. Их основные достоинства: широкий диапазон мощностей, напряжений и типов, приспособленных к определенным условиям применения; непосредственное включение в сеть без дополнительных аппаратов; работоспособность при значительных отклонениях напряжения в сети от номинального; почти полная независимость от условий окружающей среды (вплоть до возможности работать погруженной в воду) в том числе от температуры, компактность. К недостаткам ламп накаливания относятся: низкий энергетический КПД (видимое излучение составляет не более 4 % потребляемой электроэнергии); в спектре света преобладают инфракрасные лучи; изменение в сторону снижения светового потока и КПД в процессе эксплуатации; высокая температура на поверхности колбы (до 250 - 300°С через 10-12 мин после включения), малый срок службы (до 1000ч) и резкое его снижение при незначительных превышениях напряжения питающей сети.

В газоразрядных лампах видимое излучение создается электрическим разрядом в газах или парах металлов. В большинстве случаев такое излучение имеет ту или иную цветность и непосредственно для целей освещения малопригодно. Этот недостаток был устранен применением в газоразрядных лампах порошкообразных кристаллических светосоставов-люминофоров, набор которых позволяет получить излучение любой цветности. Основными типами газоразрядных ламп, получивших широкое распространение на предприятиях пищевой промышленности, являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления и лампы типа ДРЛ (дуговая, ртутная, люминесцентная).

Отечественной промышленностью выпускаются люминесцентные лампы различной мощности, напряжения формы и цветности излучения. Трубчатые люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ: высокая световая отдача, достигающая 76 лм/Вт (при максимум 18 лм/Вт у ламп накаливания); большой срок службы, доходящий до 10000 ч у стандартных ламп; возможность иметь различный спектральный состав света, в том числе и близкий к естественному дневному свету; незначительный нагрев поверхности трубки (до 50 °С); относительно малая яркость светящей поверхности. Основными недостатками этих лам являются сложность схемы включения; ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности; зависимость характеристик ламп от температуры окружающей среды и напряжения питающей сети; значительное снижение светового потока к концу срока службы (до 50%); вредные для зрения пульсации светового потока при питании лампы переменным током. Освещение движущихся предметов пульсирующим потоком может привести к так называемому стробоскопическому эффекту, который проявляется в искаженном зрительном восприятии истинного характера движения. Так, например, в отдельных случаях движущийся предмет кажется неподвижным, в других - движущимся в противоположном направлении. Это крайне не желательное и даже опасное явление исправляется включением ламп в разные фазы сети или же при помощи специальных схем включения.

Газоразрядная лампа ДРЛ конструктивно отличается от люминесцентных ламп. Она состоит из прямой кварцевой трубки (горелки), смонтированной в стеклянном баллоне, стенки которого изнутри покрыты люминофором. Внутри горелки находятся дозированная капелька ртути и газ аргон; в торцы ее впаяны вольфрамовые активированные электроды. Лампа имеет резьбовой цоколь.

Электрический разряд в парах ртути высокого давления (5×105 - 106 Па), возникающий в лампе под действием приложенного к ней напряжения, сопровождается интенсивным излучением света, в спектре которого почти полностью отсутствуют оранжево-красные лучи. Этот недостаток устраняется люминофором, покрывающим внутренние стенки баллона и подобранным таким образом, что он под действием ультрафиолетовых лучей разряда излучает свет оранжево-красного цвета. Смешиваясь с основным световым потоком лампы, он исправляет его интенсивность и делает лампу пригодной для целей освещения.

Лампы ДРЛ рекомендуется применять для общего освещения производственных помещений преимущественно высотой 6 м и более, если по характеру работы не требуется точное различие цветов и оттенков, основных проходов и проездов с интенсивным движением транспорта и людей на территории предприятия, других участков открытых пространств, требующих повышенной освещенности.

В последнее время наблюдается постепенный отказ от обычных ламп накаливания и люминесцентных, переход к современному светодиодному освещению.

Светодиодные лампы представляют собой современное поколение световой техники, которая обладает превосходными свойствами и эксплуатационными характеристиками.

Состоит светодиодная лампа из алюминиевого корпуса или колбы, которая сделана из прочного матового или прозрачного пластика, что делает ее более устойчивой к любым внешним повреждениям. Выполненная с использованием светодиодных ламп подсветка отличается повышенной яркостью, длительным сроком службы и красотой, поэтому часто лампы данного типа используют для создания декоративных эффектов.

Светодиодные лампы обладают очень высоким КПД и низкий рабочей температурой, которая не превышает +90º С. Данный тип ламп обладает неограниченным запасом циклов включения/выключения. Светодиодные лампы обладают однородностью света и прекрасной цветопередачей.

Преимущества светодиодных ламп

• срок службы светодиодных светильников, который в разы превышает срок службы обычных ламп. Например, при работе светодиодной лампы 10 часов в день, то она прослужит около 25 лет или 100 000 реальных часов.

• светодиоды очень экономичны. Потребление электрической энергии значительно меньще (в сравнении с лампами накаливания – до 10 раз). Замечено, что при использовании светодиодного освещения, затраты на энергопотребление снижаются до 70% по сравнению с обычными лампами. Это весьма важно для предприятий, которые, перейдя на светодиодное освещение, смогу экономить значительные суммы на энергии;

• мощность светодиодной лампы значительно выше, чем у ламп накаливания. Потому для освещения одной и той же площади нужно меньшее количество ламп;

• у светодиодных ламп высокий угол рассеивания света. Свет направлен «вокруг себя», как и у обычно лампы накаливания. Таким образом, освещается больше полезной площади. Это позволяет использовать светодиодную лампу не только для домашних условий, но и в промышленных зонах;

• может работать при большом перепаде температур;

• светодиодные лампы не нуждаются в дополнительном их обслуживании на протяжении всего срока службы. То есть, установив один раз светодиодные светильники, можно не бояться сбоев или неполадок в работе. Светильники будут светить до конца, при этом они не нуждаются в особом уходе, а уж тем более техническом обслуживании, что также значительно снижает стоимость использования светодиодов;

• экологическая безопасность. Такие лампы не содержат в себе никаких вредных веществ или материалов, они не требуют особых условий хранения или утилизации. К тому же светодиодные лампы не дают вредного излучения. Использование таких ламп особенно удобно в офисах или учебных учреждениях (школах, вузах, детских садах), так как снижается усталость глаз при работе с бумагами или учебниками.

Недостатки светодиодных ламп

• высокая стоимость;

• создают не всегда равномерное освещение: это имеет важное значение при освещении зон особого внимания — железнодорожных путей или промышленных цехов. Даже небольшие неравномерности в освещении промышленных зон могут стать причиной неполадок;

• производитель дает гарантию работы лампы на срок 3-5 лет, а не на 100000 часов, как заявлено в преимуществах. Дело в том, что есть явление деградации, т.е. тихого умирания кристаллов светодиодов. Сначала они теряют яркость, потом совсем гаснут;

• неприятный спектр свечения. По свидетельству психологов, более 80% респондентов отрицательно отзываются о применении таких светильников дома;

• светодиоды дают весьма направленный свет и может понадобиться больше таких ламп для получения привычной освещенности;

• для стабильной и долговечной работы этих светильников нужно применять весьма дорогие источники питания и системы охлаждения. Без этих устройств светодиоды быстро деградируют. Источники питания используются импульсные, т.к. в наших электросетях большие перепады напряжения, несовместимые даже с ГОСТом, источники часто выходят из строя.

На сегодняшний день можно выделить два типа светодиодных ламп – это лампы для обычных патронов стандарта Е14 и Е27, а также встраиваемые лампы стандарта MR16 и MR11, которые могут устанавливаться в различные модели светильников. Довольно часто светодиодные лампы используют для создания подсветки витрин, торгового оборудования, интерьеров офисов и жилых помещений.

Светильники. Светильником называется осветительный прибор, осуществляющий перераспределение светового потока лампы внутри значительных телесных углов. Светильники – это совокупность источника света и осветительной арматуры. Осветительная арматура служит для преобразования светового потока лампы, для крепления и подключения ее к системе питания, для защиты от механических повреждений и изоляции лампы от окружающей среды и для защиты органов зрения от слепящего действия лампы.

Каждому светильнику, за исключением светильников специального назначения и для установки на транспорте присваивается шифр (условное обозначение).

Структура шифра такова:

где 1 – буква, обозначающая источник света (Н – лампы накаливания общего применения, Р – ртутные лампы типа ДРЛ, Л – прямые трубчатые люминесцентные лампы, И – кварцевые галогенные лампы накаливания, Г – ртутные лампы типа ДРИ, Ж – натриевые лампы, К – ксеноновые трубчатые и т.д.);

2 – буква, обозначающая способ установки светильника (С – подвесные, П – потолочные, Б – настенные, В – встраиваемые и т.д.);

3 – буква, обозначающая основное назначение светильника (П – для промышленных предприятий, О – для общественных зданий, У – для наружного освещения, Р – для рудников и шахт, Б – для бытовых помещений);

4 – двузначное число (01-99), обозначающее номер серии;

5 – число, обозначающее количество ламп в светильнике (для одноламповых светильников число 1 не указывается и знак * не ставится, а мощность указывается непосредственно после тире);

6 – число, обозначающее мощность ламп в ваттах;

7 – трехзначное число (001-099), обозначающее номер модификации;

8 – обозначение климатического исполнения и категории размещения светильников.

Обозначение степени защиты от пыли и воды состоит из букв IP и двух цифр, первая из которых обозначает степень защиты от проникновения внутрь светильника пыли, вторая – от воды. Пример обозначения IP44.

Характеристика светильников

1. Защитный угол – это угол, образуемый горизонтальной плоскостью, проходящий через святящееся тело лампы и нижний край абажура, решетки, защищающей органы зрения от ослепления. В пределах защитного угла человек не видит светящееся тело лампы. Защитный угол одного и того же светильника в разных направлениях может быть различным. На рис. 3.4 и 3. 5 приведены защитные углы светильников с лампами накаливания и люминесцентными, на рис.3. 6 – со светодиодными

Рис. 3.4 Защитный угол светильника с лампой накаливания

Рис.3.5 Защитный угол светильника с лампой накаливания

Рис. 3.6 Защитный угол светильника со светодиодами

На рисунках:

- Yз – защитный угол светильника

- h - минимальная высота светящего тела источника света над горизонталью, проходящей через край выходного отверстия светильника или экранирующей решетки, мм;

- l -максимальное расстояние по горизонтали от основания высоты до края выходного отверстия светильника или расстояние между соседними экранирующими элементами решетки, мм.

2. Коэффициент полезного действия – это отношение фактического светового светильника к световому потоку помещенной в него лампы.

3. Наименьшая высота подвеса.

4. Распределение светового потока в пространстве (графики линий равной освещенности - изолюкс) в полярной системе координат.

5. Характеристикой светильников также является кривая силы света КСС. Под КСС понимают график зависимости силы света светильника от меридиональных и экваториальных углов, получаемый сечением его фотометрического тела плоскостью или поверхностью. Фотометрическое тело светильника – область пространства, ограниченную поверхностью, являющейся геометрическим местом концов радиусов векторов, выходящих из светового центра светильника в соответствующем направлении.

Симметричные светильники в зависимости от формы КСС подразделяются на семь типов:

Таблица 3.3

Тип КСС для различных светильников указывается в справочных таблицах

Нормирование осуществляется в соответствии с СНиП – 23 – 05 – 95 «Естественное и искусственное освещение»

Нормируется абсолютные значения освещенности в зависимости:

1. От разряда зрительной работы, который определяется в зависимости от наименьшего размера объекта различения [мм] – той самой малой детали рабочей поверхности, которую человек с нормальным зрением должен отчетливо видеть невооруженным глазом. Так, например, при чтении текста, самым малым элементом является точка, хвостик у запятой, хвостик у букв ц или щ. В зависимости от размера объекта различения определяется разряд зрительной работы.

2. От подразряда зрительной работы, который зависит:

- от контраста объекта различения с фоном (контраст – это разность яркости объекта различения и фона). Он может быть большим (когда объект и фон резко отличается по яркости), средним (объект и фон заметно отличается по яркости) и малым (объект и фон мало отличаются по яркости)

- от фона, который может быть светлым, средним и темным.

3. От системы освещения (общая, комбинированная).

- общее освещение – это освещение при котором лампы располагаются в верхней зоне помещения;

- комбинированное освещение – это сочетание общего освещения с местным, при котором непосредственно над рабочей поверхностью устанавливается местный источник света, например, настольная лампа.

4. От типа лампы (накаливания или люминесцентные)

Применение только местного освещения, без общего, запрещается, т.к. возникающий при этом большой контраст ярко освещенной рабочей поверхностью и темным фоном всего помещения неблагоприятно сказывается на органах зрения и может привести к преждевременной потере зрения.

Большим достоинством комбинированного освещения является то, что за счет размещения основного источника света (настольная лампа) непосредственно над рабочей поверхностью при относительно меньшей, чем при только общем затрате электроэнергии удается получить значительно большие освещенности.

Нормированные значения освещенности в люксах, отличающиеся на одну ступень, следует принимать в соответствии со СНиП 23 – 05 – 95 по шкале: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 10; 15; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000.

Освещенность при использовании ламп накаливания следует снижать по шкале освещенности:

- на одну ступень при системе комбинированного освещения, если нормируемая освещенность составляет 750 лк и более;
- то же при системе общего освещения для разрядов I – V, VI;
- на две ступени при системе общего освещения для разрядов VI и VIII.

Нормы освещенности по СНиП 23 – 05 – 95 следует повышать на одну ступень шкалы освещенности в следующих случаях:

- при работах I – IV разрядов, если зрительная работа выполняется более половины рабочего дня;
- при повышенной опасности травматизма, если освещенность от системы общего освещения составляет 150 лк и менее (работа на дисковых пилах и т.п.);
- при специальных повышенных санитарных требованиях на предприятиях пищевой и химико-фармацефтической промышленности), если освещенность от системы общего освещения – 500 лк и менее;
- при отсутствии в помещении естественного света и постоянном пребывании работающих, если освещенность от системы общего освещения – 750 лк и менее;
- при постоянном поиске объектов различения на поверхности размером 0,1 м2 и более;
- в помещениях, где более половины работающих старше 40 лет.

При наличии одновременно нескольких признаков нормы освещенности следует повышать не более чем на одну ступень.

При естественном и совмещенном освещении в соответствии со СНиП 23-05-95 для каждого разряда зрительной работы в зависимости от характеристики освещения (верхнее, боковое или комбинированное) нормируется коэффициент естественной освещенности КЕО.

КЕО – это отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к одновременно измеренному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах:

В небольших помещениях при одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, а при двустороннем боковом освещении – в точке посередине помещения.

При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен (перегородок) или осей колонн.

Нормируемые значения освещенности, регламентируемые СНиП 23-05-95 приводятся в точках ее минимального значения на рабочей поверхности внутри помещений для разрядных источников света, кроме специально оговоренных случаев; для наружного освещения – для любых источников света.

Для освещения помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы. Использование ламп накаливания для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп.

Для местного освещения кроме разрядных источников света следует использовать лампы накаливания, в том числе и галогенные. Применение ксеноновых ламп внутри помещений не допускается.

Тест для самопроверки

1. Основные виды производственного освещения:

• естественное, искусственное, комбинированное;

• естественное, искусственное, совмещенное;

• естественное, искусственное, местное;

2. Виды естественного освещения:

• рабочее, комбинированное, верхнее;

• совмещенное, боковое, верхнее;

• боковое, верхнее, комбинированное.

3. Какие системы искусственного освещения применяются в производственных помещениях:

• рабочее, аварийное и эвакуационное;

• рабочее, аварийное, комбинированное;

• рабочее общее, рабочее комбинированное.

4. Допускается ли применение одного местного освещения на производственных рабочих местах:

• допускается;

• не допускается;

• допускается только для выполнения работ высокой точности.

5. Показатель ослепленности характеризует:

• световой поток осветительной установки;

• слепящее действие осветительной установки;

• мощность осветительной установки.

6. Критерием чего является коэффициент пульсации Кп:

• оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током;

• оценки слепящего действия осветительной установки;

• оценки дискомфортной блескости.

7. Какой параметр нормируется при использовании естественного освещения:

• освещенность от естественного освещения на рабочем месте, лк;

• сила естественного света, кд;

• коэффициент естественного освещения, %.

8. Какие параметры нормируются при использовании искусственного освещения:

• сила света, показатель ослепленности, коэффициент пульсации;

• освещенность рабочей поверхности, показатель ослепленности, коэффициент пульсации;

• яркость рабочей поверхности, сила света, коэффициент пульсации.

9. В зависимости от каких параметров определяется нормируемое значение освещенности на рабочем месте при использовании искусственного освещения:

• размер объекта различения, контраст объекта различения с фоном, род деятельности;

• размер объекта различения, контраст объекта различения с фоном, светлота фона;

• контраст объекта различения с фоном, светлота фона, коэффициент естественной освещенности.

10. В зависимости от каких параметров определяется нормируемое значение КЕО при использовании естественного освещения:

• размер объекта различения, контраст объекта различения с фоном, светлота фона;

• размер объекта различения, размер окон, контраст объекта с фоном;

• контраст объекта различения с фоном, светлота фона, размер окон.

11. Что такое показатель дискомфорта:

• яркость источника света, при которой возникают неприятные ощущения глаза;

• световой поток источника света, вызывающий дискомфорт;

• критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения.

3.2.7.Электромагнитное излучение

Оборудование и системы, которые генерируют, передают и используют электрическую энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля. Кроме искусственных источников электромагнитного излучения (ЭМИ) существуют и естественные - космос, Земля. Спектр ЭМИ природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на человека как в условиях быта, так и в производственных условиях, достаточно широк. Характер воздействия на человека ЭМИ в разных диапазонах различен.

Электромагнитный спектр от инфранизких до сверхвысоких частот условно разделяется на диапазон по частоте колебаний или длине волны таблица 3.4).

Таблица 3.4. Спектр электромагнитных колебаний от инфранизких до сверхвысоких частот.

Электромагнитное поле диапазона радиочастот обладает рядом свойств, которые широко используются в разных отраслях.

Высокочастотное электромагнитное поле образуется в рабочих помещениях во время работы электрических генераторов высокой частоты.

Источниками излучения электромагнитных волн в радиотехнических установках могут быть генераторы электромагнитных колебаний, антенные устройства, отдельные СВЧ-блоки (линии передач от генератора к антенне, отверстия и щели в сочленениях тракта передачи энергии волн).

Работы с источниками ультравысоких частот выполняются в радиосвязи, радиовещании, медицине, телевидении: при конструировании и опытной эксплуатации передатчиков на передающих радио- и телецентрах, в физиотерапевтических кабинетах для диатермии и индуктотермии.

Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии: в процессе отработки и испытании блоков, узлов макетов радиолокационных станций в условиях конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов; при ремонте радиолокационной аппаратуры в мастерских; при регулировке, настройке, испытании и проверке отдельных элементов узлов и приборов СВЧ - аппаратуры в производственной обстановке: для целей навигации судов различного назначения(пассажирские, транспортные, промысловые, технические, научно-исследовательские); в гидрометеорологической службе для обнаружения, наблюдения и определения места расположения облачных систем, грозовых очагов; для радиорелейной связи и др.

основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны λ, частота колебаний f и скорость распространения колебаний с :

электромагнитное поле - совокупность как переменного электрического, так и неразрывно с ним связанного магнитного поля.

Интенсивность электромагнитного поля на рабочих местах зависит от мощности генератора, расстояния рабочего место от источника излучения и отражений от различных металлических поверхностей.

Вокруг источника излучения волн схематически можно выделить три зоны: ближнюю - зону индукции, промежуточную - зону интерференции и дальнюю - зону излучения. Соотношения электрической и магнитной составляющих в этих зонах не одинаковы.

В зоне индукции работающие подвергаются воздействию различных по величине электрических и магнитных полей, поэтому их интенсивность оценивается раздельно, величинами напряженности электрической Е и магнитной Н составляющей в вольтах на метр (В/м) для электрического и в амперах на метр (А/м) для магнитного поля. Эти поля имеют место при работе с источниками низко-, высоко- и ультравысокочастотных излучений.

Работающие с высокочастотной аппаратурой практически находятся в волновой зоне. Интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии - количеством энергии, падающей на единицу поверхности, и выражается в ваттах на квадратный метр (Вт/м2) или в милли- и микроваттах на квадратный сантиметр (мВт/см2, мкВт/см2).

Действие на организм.

Биологический эффект электромагнитных полей зависит от диапазона частот, интенсивности воздействующего фактора, продолжительности, характера и режима облучения (постоянное, апериодическое, интермиттирующее).

Общим в характере биологического воздействия электромагнитных полей радиочастот большой интенсивности является тепловой эффект, который может выразится либо в интегральном повышении температуры тела, либо в избирательном нагреве отдельных тканей или органов, причем органы и ткани недостаточно хорошо снабжены кровеносными сосудами (хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь) более чувствительны к такому локальному нагреву. Наиболее чувствительной к воздействию радиоволн является центральная нервная и сердечно-сосудистая системы.

Радиочастотное облучение большей интенсивности может вызвать деструктивные изменения в тканях и органах. Острые поражения могут быть тяжелыми, средней тяжести и легкими. Встречаются эти формы весьма редко и могут возникнуть в аварийных ситуациях и при нарушении техники безопасности. При поражениях средней тяжести и в легких случаях степень проявления вегетативного синдрома может варьировать от стертой до выраженной формы. Нарушения в сердечно-сосудистой системе в случаях средней тяжести сразу после облучения могут проявляться диэнцефальными кризами, приступами пароксизмальной тахикардии. Впоследствии изменения определяются симптокомплексом, характерным для сосудистой гипотонии, однако возможны случаи гипертензии. Нарушения крови сводятся в основном к развитию умеренного нейтрофильного лейкоцитоза.

Данные клинических исследований позволяют выделить три характерных синдрома действия радиочастотных излучений: астенический, астеновегетативный и диэнцефальный.

При воздействии СВЧ - излучений возможно развитие катаракты как при кратковременном облучении, так и при длительном воздействии невысоких уровней ППЭ.

Для крови характерна полиморфность и лабильность числа лейкоцитов, тенденция к лейкоцитозу. При выраженных формах заболевания развиваются лейкопения, реже лимфопения, моноцитоз, ретикулоцитоз, умеренная тромбоцитопения, возможны изменения со стороны костного мозга, могут развиваться нарушения со стороны эндокринной системы (гиперфункция щитовидной железы, нарушение функции половых желез).

Наиболее биологически активен диапазон СВЧ, менее активен УВЧ и затем диапазон ВЧ, т.е. с укорочением длины волны биологическая активность почти всегда возрастает. Комбинированное действие ЭМП с другими факторами производственной среды - повышенная температура (свыше 28°С), наличие мягкого рентгеновского излучения - вызывает некоторое усиление действия ЭМП, что было учтено при гигиеническом нормировании СВЧ - поля.

Нормирование воздействия электромагнитного излучения радиочастот

Оценка воздействия ЭМИ РЧ на человека согласно СаНПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 осуществляется по следующим параметрам:

• По энергетической экспозиции, которая определяется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем его воздействия на человека. Оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа или облучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ (кроме лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности) при условии прохождения этими лицами в установленном порядке предварительных и периодических медицинских осмотров по данному фактору и получения положительного заключения по результатам медицинского осмотра.

• По значениям интенсивности ЭМИ РЧ; такая оценка применяется для лиц, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ, для лиц не проходящих предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров по данному фактору или при наличии отрицательного заключения по результатам медицинского осмотра; для работающих или учащихся лиц, не достигших 18 лет, для женщин в состоянии беременности; для лиц, находящихся в жилых, общественных и служебных зданиях и помещениях, подвергающихся воздействию внешнего ЭМИ РЧ (кроме зданий и помещений передающих радиотехнических объектов); для лиц, находящихся на территории жилой застройки и в местах массового отдыха.

В диапазоне частот 30 кГц ...300МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями напряженности электрического поля (Е,В/м) и напряженности магнитного поля (Н, А/м).

В диапазоне частот 300МГц ...300ГГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м2, мкВт/см2).

Энергетическая экспозиция (ЭЭ) ЭМИ РЧ в диапазоне частот 30кГц...300МГц определяется как произведение квадрата напряженности электрического или магнитного поля на время воздействия на человека. Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭе = Е2Т[ (В/м)2 ч].

Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭн = Н2Т[ (а/м)2 ч].

В случае импульсно-модулированных колебаний оценка проводится по средней за период следования импульса мощности источника ЭМИ РЧ и, соответственно, средней интенсивности ЭМИ РЧ.

Энергетическая экспозиция за рабочий день (рабочую смену) не должна превышать значений, указанных в таблице 3.5.

Таблица 3.5. Предельно допустимые значения энергетической экспозиции

Примечание. В настоящих Санитарных нормах и правилах во всех случаях при указании диапазонов частот каждый диапазон исключает нижний и включает верхний предел частоты.

Предельно допустимые значения интенсивности ЭМИ РЧ (Епду, Нпду, ППЭпду) в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня (рабочей смены) и допустимое время воздействия в зависимости от интенсивности ЭМИ РЧ определяется по формулам:

Предельно допустимая интенсивность воздействия от антенн, работающих в режиме кругового обзора, или сканирования с частотой не более 1Гц и скважностью не менее 20 определяется по формуле:

где К - коэффициент ослабления биологической активности прерывистых воздействий, равный 10.

Независимо от продолжительности воздействия интенсивность не должна превышать максимальных значений (например, 1000 мкВт/ см2 для диапазона частот 300 МГц...300ГГЦ).

Для случаев локального облучения кистей рук при работе с микрополосковыми СВЧ - устройствами предельно допустимые уровни воздействия определяются по формуле:

где К1 - коэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5. При этом плотность потока энергии на кистях рук не должна превышать 5000 мкВт/см2.

Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ должны определяться, исходя из предположения, что воздействие имеет место в течение всего рабочего дня (рабочей смены).

Сокращение продолжительности воздействия, должно быть подтверждено технологическими распорядительными документами и (или) результатами хронометража.

Лазерное излучение.

Лазер, или оптический квантовый генератор (ОКГ), - техническое устройство, испускающее в виде направленного пучка электромагнитное излучение в диапазоне волн от 0,2 до 1000 мкм. Находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: в медицине (для коагуляции, достижения противовоспалительного и стимулирующего эффекта), в промышленности (для резки, сварки, прошивки отверстий, термообработки изделий, раскроя материалов), в контрольно-измерительной технике, для связи в земных и космических условиях и др.

Состоит из рабочего тела (активная среда), лампы накачки и зеркального резонатора. Сильная световая вспышка лампы накачки превращает электроны активной среды из спокойного в возбужденное состояние. Эти электроны, действуя друг на друга, создают лавинный поток световых фотонов. Отражаясь от резонансных экранов, фотоны пробивают полупрозрачный экран и выходят узким монохроматическим когерентным (строго направленным) световым пучком высокой энергии. Рабочее тело, или активная среда, может быть твердым (кристаллы искусственного рубина с добавкой хрома, некоторые соли вольфрамовой или молибденовой кислот, стекла с примесью редкоземельных и других элементов), жидким (пиридин, бензол, толуол, бром нафталин, нитробензол и др.), газообразным ( смесь галлия и неона, галлия и паров кадмия, аргон, криптон, углекислый газ и др.). Атомы рабочего тела переводятся в возбужденное состояние не только световым излучением, но и потоком электронов, радиоактивных частиц и химической реакцией. Лазеры могут быть классифицированы следующим образом:

• по степени опасности (от малоопасных - 1-й класс, до высокоопасных - 4-й класс);

• по мощности излучения (сверхмощные, мощные, средней и малой мощности);

• по конструкции (стационарные, передвижные, открытые, закрытые);

• по режиму работы (импульсные, непрерывные, импульсные с модулированной добротностью);

• по длине волны (рентгеновские, ультрафиолетовые, видимый свет, инфракрасные, субмиллиметровые);

• по активному элементу (жидкостные, полупроводниковые, твердотельные, газодинамические).

Эксплуатации различных типов лазеров могут неблагоприятные факторы производственной среды (см. табл. 2.6):

1) наличие высокого напряжения зарядных устройств, питающих батареи конденсаторов. После разряда импульсных конденсаторов на лампы-вспышки они могут сохранять электрический заряд высокого потенциала;

2) слепящий свет лампы накачки высокой энергии и яркости;

3) вредные химические примеси в воздухе рабочих помещений, образующиеся при разрядке импульсных ламп накачки (озон, оксиды азота) и в результате испарении материала мишени (оксид углерода, свинец, ртуть и т.д.);

4) интенсивный шум, возникающий в момент работы некоторых лазеров, может достигать 70 - 80 дБ при среднечастотном спектре и 95 - 120 дБ при частоте 1000 - 1250 Гц. Высокие уровни громкости шума возникают в момент настроек лазеров, имеющих механические затворы для управления длительностью импульса излучения;

5) ультрафиолетовое излучений импульсных ламп и газоразрядных трубок;

6) воздействие электромагнитного поля ВЧ или УВЧ.

Таблица 3.6. Сопутствующие опасные и вредные производственные факторы.

Примечание. Сведения, приведенные в таблице, являются ориентировочными.

Действие на организм.

Биологическое действие на организм излучений лазеров находится в зависимости от ряда факторов: мощности излучения, длины волны, характера импульса, частоты следования импульсов, продолжительности облучения, величины облучаемой поверхности и др. Можно выделить термическое и нетермическое, местное и общее действие излучения. Термический эффект для лазеров непрерывного действия имеет много общего с обычным нагревом. Под влиянием лазеров, работающих в импульсном режиме в облучаемых тканях, происходит быстрый нагрев и мгновенное вскипание жидких сред, что в конечном счете приводит к механическому повреждению тканей. Отличительной чертой лазерного ожога является резкая ограниченность пораженной области от смежной с нею интактной. Нетермическое действие в основном обусловлено процессами, возникающими в результате избирательного поглощения тканями электромагнитной энергии, а также электрическим и фотохимическим эффектами.

В характере действия лазерного излучения на организм человека можно выделить два эффекта: первичный и вторичный.

Первичные эффекты возникают в виде органических изменений в облучаемых тканях (глаз, кожа). Попадая в глаз, энергия лазера абсорбируется пигментным эпителием и в течение очень короткого времени повышает в нем температуру до высоких уровней, вызывая термокоагуляцию прилегающих тканей - хориоретинальный ожог.

Термические нарушения сопровождаются повреждениями сетчатой оболочки глаза. Особенно опасны повреждения центральной ямки области сетчатки как более важной в функциональном отношении. Повреждение этой области могут привести к глубоким и стойким нарушениям центрального зрения. Излучение может поглощаться и другими элементами глаза, в частности сосудистой оболочкой, но в меньшей степени.

Лазерное излучение может вызвать повреждение кожи. степень воздействия определяется как параметрами излучения лазера, так и пигментацией кожи, состоянием кровообращения. Пигментированная кожа поглощает значительно больше лазерных лучей, чем светлая кожа. Однако отсутствие пигментации способствует более глубокому проникновению лучей лазера в кожу и под кожу, вследствие чего поражения могут носить более выраженный характер. Повреждения кожи напоминают термический ожог, который имеет четкие границы, окруженные небольшой зоной покраснения.

Кроме первичных эффектов в характере действия лазеров выделяют так называемые вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме как реакция на облучение. При этом возможны функциональные расстройства центральной нервной и сердечно-сосудистой системы, неврозы астенического типа, патология вегетативно-сосудистой системы в виде вегетативно-сосудистых дисфункций и астеновегетативных синдромов. Сердечно-сосудистые расстройства могут проявляться сосудистой дистонией по гипотоническому или гипертоническому типу, нарушением мозгового кровообращения. В картине периферической крови выявляется незначительное снижение гемоглобина, увеличение количества эритроцитов, ретикулоцитов, уменьшение количества тромбоцитов. Возможны изменения липоидного, углеводного и белкового обменов и др.

Нормирование лазерного излучения.

Все вопросы санитарного надзора регламентированы в Санитарных нормах и правилах устройства и эксплуатации лазеров (1982г.).

за предельно допустимые уровни лазерного излучения (ДУ) принимают энергетические экспозиции облучаемых тканей. ПДУ охватывают диапазон спектра от 0,2 до 20 мкм и регламентируются применительно к действию радиации на роговицу, сетчатку глаза и кожу.

Под ПДУ понимают такие уровни, которые исключают возникновение первичных биологических эффектов для всего спектрального состава и вторичных эффектов для видимой области спектра.

Величина ПДУ зависит от длины волны λ (мкм), длительности импульса (с), частоты повторения импульсов (Гц) и длительности воздействия (с), кроме того, в диапазоне 0,4 - 1,4 мкм ПДУ дополнительно зависит от углового размера источника излучения или от диаметра пятна на сетчатке (см), диаметра зрачка глаза (см), а в диапазоне 0,4 - 0,75 мкм уровень ПДУ зависит также от фоновой освещенности роговицы.

Санитарные нормы и правила предусматривают ПДУ как при моноимпульсном и непрерывном лазерном излучении, так и при импульсно-периодическом лазерном излучении. В каждом из этих видов излучений предусмотрено ПДУ в зависимости от спектра и объекта облучения.

ПДУ при импульсном и непрерывном лазерном излучении.

1.ПДУ лазерного излучения ультрафиолетовой области спектра. Для данного лазерного излучения длиной волны от 0,2 до 0,4 мкм нормируется энергетическая экспозиция Нуф на роговице глаза и коже за общее время облучения в течение рабочего дня.

2. ПДУ лазерного излучения видимой области спектра для глаз. ПДУ лазерного излучения с длиной волны 0,4 - 0,75 мкм, не вызывающего первичных Нп и вторичных Нв биологических эффектов, регламентируется для роговицы глаза и определяется по формулам.

Для первичных эффектов Нп = Н1 К1, где Н1 - энергетическая экспозиция на роговице глаза в зависимости от длительности воздействия (ч) и углового размера источника излучения (И) при максимальном диаметре зрачка глаз, определяется по специально разработанной таблице (Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров, 1882); К1 - поправочный коэффициент на длину волны лазерного излучения и диаметр зрачка глаза.

Для вторичных эффектов Нв = 10-1 Н2 Фр, где Н2 - энергетическая экспозиция на роговице глаза в зависимости от длины волны излучения и диаметра зрачка глаза (табл. СН); Фр - фоновая освещенность роговицы глаза.

Диаметр зрачка в зависимости от фоновой освещенности роговицы Фр определяется по табл СН.

При определении ПДУ по формулам в качестве ПДУ выбирают наименьшее значение.

3. ПДУ лазерного излучения ближней инфракрасной области спектра глаз. ПДУ лазерного излучения с длиной волны 0,75 - 1,4 мкм рассчитывают по формуле для первичных эффектов (Нп = Н1 К1).

4. ПДУ лазерного излучения (Н) с длиной волны 1,4 - 4,2 мкм на роговице глаза и коже определяют по таблице СН.

ПДУ при импульсно-периодическом лазерном излучении.

1. ПДУ лазерного излучения ультрафиолетовой области спектра. Для лазерного излучения с длиной волны от 0,2 до 0,4 мкм нормируют энергетическую экспозицию (Нуф.имп) от каждого импульса на роговице и коже.

2. ПДУ лазерного излучения видимой области спектра с длиной волны 0,4 - 0,75 мкм регламентируется действием на роговицу глаз.

3. ПДУ лазерного излучения инфракрасной области спектра с длиной волны 0,4 - 20,0 мкм регламентируется действием на кожу.

При одновременном воздействии лазерного излучения с различными параметрами на один и тот же участок тела человека биологический эффект суммируется.

При наличии дозиметров, позволяющих определить энергетические экспозиции непосредственно на сетчатке глаз в диапазоне 0.4 - 1,4 мкм, ПДУ для первичных эффектов в зависимости от длительности воздействия и диаметра пятна засветки на сетчатке глаза определяют по табл. СН.

Ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое излучение (УФ) представляет собой невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее в электромагнитном спектре промежуточное значение между светом и рентгеновским излучением.

УФ - лучи обладают способностью выдавать фотоэлектрический эффект, проявлять фотохимическую активность (развитие фотохимических реакций), вызывать люминесценцию и обладают значительной биологической активностью.

Биологическое действие УФ - лучей солнечного света проявляется прежде всего в их положительном влиянии на организм человека. Известно, что при длительном недостатке солнечного света возникают нарушения физиологического равновесия организма, развивается своеобразный симптомокомплекс, именуемый «световое голодание».

Наиболее часто следствием недостатка солнечного света являются авитаминоз D, ослабление защитных иммунобиологических реакций организма, обострение хронических заболеваний, функциональные расстройства нервной системы.

УФ - облучение субэритемными и малыми эритемными дозами оказывает благоприятное стимулирующее действие на организм. Происходит повышение тонуса гипофизарно-надпочечниковой и симпатоадреналовой систем, активности ферментов и уровня неспецифического иммунитета, увеличивается секреция ряда гормонов. Наблюдается нормализация артериального давления, снижается уровень холестерина сыворотки и проницаемость капилляров, повышается фагоцитарная активность лейкоцитов; нормализуются все виды обмена.

Установлено, что под действием УФ - излучения повышается сопротивляемость организма, снижается заболеваемость, в частности простудными заболеваниями, возрастает устойчивость к охлаждению, снижается утомляемость, увеличивается работоспособность.

Для профилактики «ультрафиолетового дефицита» используют как солнечное излучение - инсоляция помещения, воздушные ванны, солярии, так и УФ - облучение искусственными источниками.

УФ - излучение от производственных источников (электрические дуги, ртутно-кварцевые горелки, автогенное пламя) может стать причиной острых и хронических поражений.

Наиболее подвержен действию УФ - излучения зрительный анализатор. Острые поражения глаз, так называемые электроофтальмии (фотоофтальмии), представляют собой острый конъюнктивит или кератоконъюнктивит. Проявляется заболевание ощущением постоянного постороннего тела или песка в глазах, светобоязнью, слезотечением, блефароспазом. Нередко обнаруживается эритема кожи лица и век. Заболевание длится до 2-3 суток.

Профилактические мероприятия по предупреждению электроофтальмий сводятся к применению светозащитных очков или щитков при электросварочных и других работах.

С хроническими поражениями связывают хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту хрусталика.

Кожные поражения протекают в виде острых дерматитов с эритемой, иногда отеком, вплоть до образования пузырей. Наряду с местной реакцией могут отмечаться общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями, диспепсическими явлениями. Классическим примером поражения кожи, вызванного УФ - излучением, служит солнечный ожог.

Хронические изменения кожных покровов, вызванные УФ - излучением, выражаются в «старении», развитии кератоза, атрофии эпидермиса, возможно развитие злокачественных новообразований.

Для защиты кожи от УФ - излучения используют защитную одежду, противосолнечные экраны, специальные покровные кремы.

Важное гигиеническое значение имеет способность УФ - излучения производственных источников изменять газовый состав атмосферного воздуха вследствие его ионизации. При этом в воздухе образуется озон и оксиды азота. Эти газы , как известно, обладают высокой токсичностью и могут представлять большую опасность, особенно при выполнении сварочных работ, сопровождающихся УФ - излучением, в ограниченных, плохо проветриваемых помещениях или в замкнутых пространствах.

С целью профилактики отравлений окислами азота и озоном соответствующие помещения должны быть оборудованы местной и общеобменной вентиляцией, а при сварочных работах в замкнутых объемах необходимо подавать воздух непосредственно под щиток или шлем.

Интенсивность УФ- излучения на промышленных предприятиях установлена «Санитарными нормами ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» № 4557-88.

Электромагнитные поля промышленной частоты

Источники электромагнитных излучений промышленной частоты. ЭМП в диапазоне частот от 0 до 3000 Гц условно называют электромагнитными полями промышленной частоты. Источники электромагнитных излучений промышленной частоты — это в первую очередь системы передачи и распределения электроэнергии (электростанции, трансформаторные подстанции, линии электропередачи, электросети административных зданий и др.), а также электрооборудование (электродвигатели, контроллеры, щиты и др.) и электропроводка производственного оборудования.

Мощными источниками излучения электромагнитной энергии являются провода высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) промышленной частоты 50 Гц. Напряженность ЭМП непосредственно над проводами и в определенной зоне вдоль трассы ЛЭП может значительно превышать ПДУ электромагнитной безопасности населения.

Источники электромагнитного поля — это системы электроснабжения электрифицированных железнодорожных линий, силовые трансформаторные подстанции, транспорт на электроприводе, системы и линии электропередач депо, грузовых районов станций, пунктов обработки вагонов и ремонтных производств, электросети административных зданий. К примеру, электротранспорт является весьма мощным источником магнитных полей промышленной частоты.

В производственных помещениях с большим количеством различного электрооборудования всегда имеется большое количество электропроводки, находящейся под постоянным напряжением. При этом она не всегда экранирована. Наличие железосодержащих конструкций и коммуникаций в зданиях создает эффект «экранированного помещения», что усиливает электромагнитный фон, не позволяя ему рассеиваться.

Воздействие ЭМП промышленной частоты на организм человека. Эффект взаимодействия тканей тела человека с электромагнитным полем зависит от поглощенной тканями за определенное время энергии поля, т.е. дозы облучения. В основе взаимодействия лежит эффект преобразования энергии поля внутри организма в тепло. Воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный пузырь и мочевой пузырь).

В условиях постоянного воздействия на рабочем месте ЭМП промышленных частот, превышающих предельно допустимые уровни, у работников могут наблюдаться: нарушения функций иммунной, сердечнососудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. Возможны последствия на генетическом уровне. При местном воздействии ЭМП (прежде всего на руки) проявляются ощущение зуда, бледность, синюшность, отечность, уплотнение, а иногда ороговение кожных покровов.

Защита работников от воздействия электромагнитных полей промышленных частот. Защита работников осуществляется путем:

- ограничения места и времени нахождения персонала в зоне воздействия ЭМИ (защита расстоянием и временем);

- использования средств индивидуальной защиты;

- использования технических средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места (экранов, отражателей, ограждений);

- применения источников ЭМИ с минимально необходимой мощностью;

- выбора рациональных режимов работы оборудования;

- применения средств обозначений зон с повышенным уровнем ЭМИ.

Основной принцип защиты здоровья людей от электромагнитного поля ЛЭП заключается в определении и соблюдении границ санитарно-защитных зон. В защитной зоне запрещается размещать жилые здания и сооружения, устраивать детские площадки и остановки всех видов транспорта.

В помещениях защиту здоровья работников от воздействия ЭМП следует осуществлять:

- соблюдением безопасных расстояний от электросетей;

- неразмещением электрооборудования и приборов в углах помещений зданий с железобетонными конструкциями;

- заземлением электрооборудования, приборов;

- использованием оборудования с меньшими уровнями энергопотребления;

- размещением наиболее опасного оборудования на расстоянии не менее 1,5 м от мест продолжительного пребывания человека;

- использованием (по возможности) оборудования с автоматическим управлением, позволяющим не находиться рядом с ним во время работы.

Кроме того, работникам следует рекомендовать:

- не находиться рядом с длинным проводом под напряжением;

- не включать одновременно большое количество приборов;

- не оставлять без необходимости включенными в сеть электрооборудование и приборы.

Используемые экраны могут быть выполнены в виде металлических листов, решеток, камер, кожухов (см., например, рис. 3.8).

Рис. 3.7. Экранирующий металлический решетчатый навес над проходом для защиты
от воздействия электромагнитных полей промышленного диапазона частот

Электростатическое поле

Электростатическое поле - это форма материи, посредством которой осуществляется электростатическое (электрическое) взаимодействие.

Электростатическое поле возникает в системе неподвижно распределенных электрических зарядов., причем взаимодействие осуществляется не мгновенно, а распространяется в вакууме с некоторой конечной скоростью, равной скорости света. Электростатическое поле не изменяется во времени и создается только электрическими зарядами.

Рис.3.8.Электростатическое поле

Электростатическое поле, во всех точках которого напряженность электростатического поля одинакова по модулю и направлению (E - const), называют однородным.

При статической электризации во время технологических процессов, сопровождающихся трением, размельчением твердых частиц, пересыпанием сыпучих тел, переливанием жидкостей-диэлектриков на изолированных от земли металлических частях производственного оборудования возникает относительно земли электрическое напряжение порядка десятков киловольт.

Так, при движении резиновой ленты транспортера и в устройствах ременной передачи на ленте (ремне) и на роликах (шкивах) возникают электростатические заряды противоположных знаков большей величины, а потенциалы их: достигают 45 кВ. Основную роль при этом играют влажность и давление воздуха и состояние поверхностей лент (ремней) и роликов (шкивов), а также скорость относительного движения (пробуксовки). Аналогично происходит электризация: и при сматывании тканей, бумаги, пленки и. др.

При относительной влажности воздуха 85% и более электростатических зарядов обычно не возникает.

В аэрозолях электрические заряды образуются от трения частиц пыли друг о друга и о воздух.

Причинами электризации пыли могут быть непосредственная адсорбция заряда из окружающего воздуха вместе с адсорбируемым газом. Потенциалы заряженных частиц пыли могут достигать значений: до 10 кВ в зависимости от концентрации пыли в воздухе, размера и скорости движения частиц пыли и относительной влажности воздуха.

Применяемое на электроподстанциях минеральное (трансформаторное) масло в процессе его переливания (например, слив из цистерны в бак) также подвергается электризации. В случае, если металлическая емкость или автоцистерна не заземлены, то в процессе налива они окажутся электрически заряженными.

Электрические заряды на частях производственного оборудования могут взаимно нейтрализоваться при некоторой электропроводности влажного воздуха, а также стекать в землю по поверхности оборудования. Но в отдельных случаях; когда электростатические заряды велики, а влажность воздуха незначительна, может возникнуть быстрый искровой разряд между частями оборудования или разряд на землю.

Энергия такой электрической искры может оказаться достаточно большой для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Например, для многих паро- и газовоздушных взрывоопасных смесей требуется сравнительно небольшая энергия воспламенения, всего лишь около (0,2—0,5)10-3 Вт.с.

Практически при напряжении 3000 В искровой разряд может вызвать воспламенение почти всех паро- и газовоздушных смесей, а при 5000 В воспламенение большей части горючих пылей и волокон.

Таким образом, возникающие в производственных условиях электростатические заряды могут служить импульсом, способным при наличии горючих смесей вызвать пожар и взрыв. В ряде случаев статическая электризация тела человека и затем последующие разряды с тела человека на землю или заземленное производственное оборудование, а также электрический разряд с незаземленного оборудования через тело человека на землю могут вызывать нежелательные болевые и нервные ощущения и быть причиной непроизвольного резкого движения человека, в результате которого он может получить ту или иную механическую травму (ушибы, ранение).

Экспериментально было доказано, что ЭСтП способствуют отложению аэрозольных частиц на лице и что в зависимости от природы аэрозольных загрязняющих частиц, у некоторых чувствительных лиц могут возникать те или иные кожные реакции. В научной литературе описаны случаи развития дерматита на лице у пользователей ВДТ. Дерматит исчезал, если пользователей отстранили от работы с ВДТ. Высказывается предположение, что экзема развивается из-за наличия электростатического поля.

Воздействие электростатического поля, то есть статического электричества на человека связано с протеканием через него слабого тока. Сила тока не превышает несколько микроампер, поэтому никогда не наблюдается электрических травм, однако из-за рефлекторной реакции на ток возможна механическая травма при ударе облизко расположенные конструкции, падение с высоты и так далее. Исследование биологических эффектов показало, что наиболее чувствительны к электростатическому полю центральная нервная система, сердечно-сосудистая система и анализаторы. Люди, работающие в зоне воздействия электростатического поля, жалуются на раздражительность, головную боль и нарушение сна. Характерны своеобразные «фобии», обусловленные страхом ожидаемого разряда, склонность к психосоматическим расстройствам с повышенной эмоциональной возбудимостью и быстрой истощаемостью, неустойчивость показателей пульса и артериального давления. Нормирование уровней напряженности электрического поля осуществляют в соответствии с государственными стандартами, в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах.

Магнитные поля могут быть постоянными, то есть образованными искусственными магнитными материалами и системами, импульсными, инфранизкочастотными и переменными. Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия магнитного поля зависит от его максимальной напряженности 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 режиму труда. Постоянные магнитные поля не вызывают субъективных ощущений. При действии переменного магнитного поля наблюдаются характерные зрительные ощущения, так называемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

При постоянной работе в условиях хронического воздействия магнитного поля, превышающего предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящегося под непосредственным воздействием магнитного поля (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, а в некоторых случаях развивается ороговелость кожного покрова.

Электростатические поля, образованного дисплеями персональных компьютеров

В последнее время компьютеры используются очень многими работниками, и стоит сказать о воздействии электростатического поля дисплеев на человека. При работе монитора на экране кинескопа накапливается электростатический заряд, создающий электростатическое поле (ЭСтП). В разных исследованиях, при разных условиях измерения значения ЭСтП колебались от 8 до 75 кВ/м. При этом люди, работающие с монитором, приобретают электростатический потенциал. Разброс электростатических потенциалов пользователей колеблется в диапазоне от -3 до +5 кВ. Когда ЭСтП субъективно ощущается, потенциал пользователя служит решающим фактором при возникновении неприятных субъективных ощущений.

Заметный вклад в общее электростатическое поле вносят электризующиеся от трения поверхности клавиатуры и мыши. Эксперименты показывают, что даже после работы с клавиатурой, электростатическое поле быстро возрастает с 2 до 12 кВ/м. На отдельных рабочих местах в области рук регистрировались напряженности статических электрических полей более 20 кВ/м.

Впервые значительное комплексное исследование возможного неблагоприятного действия электромагнитных полей на здоровье пользователей было проведено в 1984 году в Канаде. Поводом для проведения работы послужили многочисленные жалобы сотрудниц бухгалтерии одного из госпиталей. Для выявления причинных факторов были измерены все виды излучений, был распространен вопросник, касающийся всех видов воздействия на здоровье. В отчете по итогам работы была установлена однозначная связь заболеваемости с одним из ведущих факторов внешнего воздействия - электромагнитным полем, генерируемым монитором компьютера.

По обобщенным данным, у работающих за монитором от 2 до 6 часов в сутки функциональные нарушения центральной нервной системы происходят в среднем в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах, болезни сердечно-сосудистой системы - в 2 раза чаще, болезни верхних дыхательных путей - в 1,9 раза чаще, болезни опорно-двигательного аппарата - в 3,1 раза чаще. С увеличением продолжительности работы на компьютере соотношения здоровых и больных среди пользователей резко возрастает.

По данным Бюро трудовой статистики США в период с 1982 по 1990 г. наблюдалось восьмикратное увеличение случаев расстройства здоровья (нетрудоспособности) пользователей. Также, установлено, что частое воздействие электромагнитного излучения мониторов приводит в аномальным исходам беременности

Исследования функционального состояния пользователя компьютера, проведенные в 1996 году в Центром электромагнитной безопасности, показали, что даже при кратковременной работе (45 минут) в организме пользователя под влиянием электромагнитного излучения монитора происходят значительные изменения гормонального состояния и специфические изменения биотоков мозга. Особенно ярко и устойчиво эти эффекты проявляются у женщин. Замечено, что у групп лиц (в данном случае это составило 20%) отрицательная реакция функционального состояния организма не проявляется при работе с ПК менее 1 часа. Исходя из анализа полученных результатов сделан вывод о возможности формирования специальных критериев профессионального отбора для персонала, использующего компьютер в процессе работы.

По мнению ряда исследователей электростатическое поле ВДТ напряженностью 15 кВ/м при одночасовой экспозиции играющих на компьютере подростков усиливает возбудительные процессы в ЦНС и сдвигает вегетативный гомеостаз в сторону симпатического преобладания.

Исследования общих закономерностей реакции организма человека на воздействие ЭМП монитора проводятся в Украине. Результаты свидетельствуют, что среди прочих нарушений в функциональном состоянии организма, наиболее ярко выражены нарушения со стороны гормональной и иммунной систем. Отклонение в иммунном статусе, в равной степени как иммунодефицит, так и аутоиммунность, являются основополагающими в дискоординации процессов, которые поддерживают гомеостаз в организме в целом.

Система Санитарно-гигиенического нормирования ПДУ ЭМП для населения в России исходит из принципа введения ограничений для конкретных случаев облучения.

Можно выделить следующие виды условий облучения, на которые для населения установлены специально разработанные санитарно - гигиенические нормы: элементы систем сотовой связи и других видов подвижной связи, все типы стационарных радиотехнических объектов (включая радиоцентры, радио- и телевизионные станции, радиолокационные и радиорелейные станции, земные станции спутниковой связи, объекты транспорта с базированием мобильных передающих радиотехнических средств при их работе в штатном режиме в местах базирования), видеодисплейные терминалы и мониторы персональных компьютеров, СВЧ - печи, индукционные печи.

На иные условия облучения, где в качестве источников выступает бытовая потребительская техника, включая телевизоры, в настоящее время используются межгосударственные российско-белорусские санитарные нормы, устанавливающие требования только к электрической составляющей диапазона 50 Гц и уровню электростатического поля.

При определении конкретного значения уровня ПДУ разработчики руководствуются либо результатами специально выполненных работ (н.р. печи СВЧ и индукционные печи), либо результатами общих медико-биологических исследований (системы сотовой связи, радиотехнические объекты, ПК).

В случае отсутствия на конкретный вид продукции отдельного норматива, санитарно-гигиенические требования к этой продукции предъявляются на основе ПДУ, установленного в общих стандартах.

Информация о конкретных значениях ПДУ для упомянутых выше условий облучения приведена в таблицах.

Таблица 3.7. Предельно допустимые уровни электромагнитного поля
для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП

Таблица 3.8.Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности

В целях обеспечения безопасности здоровья пользователей в Российской Федерации действуют Санитарные нормы и правила "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ" СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Цель Санитарных норм - определить такие нормированные величины факторов воздействия, чтобы их вред был минимальным, а условия труда - комфортными. Предельно допустимые уровни, генерируемого монитором электромагнитного поля и поверхностного электростатического потенциала установлены и приведены в таблице.

Таблица 3.8.ПДУ электромагнитного поля и поверхностного электростатического потенциала монитора компьютера

В качестве технических стандартов безопасности мониторов широко известны шведские ТСО92/95/98/99 и MPR II. Эти документы определяют требования к монитору персонального компьютера по параметрам, способным оказывать влияние на здоровье пользователя.

Наиболее жесткие требования к монитору предъявляет ТСО 95. Он ограничивает параметры излучения монитора, потребления электроэнергии, визуальные параметры, так что делает монитор наиболее лояльным к здоровью пользователя. В части излучательных параметров ему соответствует и ТСО 92. Разработан стандарт Шведской конфедерацией профсоюзов.

Стандарт MPR II менее жесткий – устанавливает предельные уровни электромагнитного поля примерно в 2,5 раза выше. Разработан Институтом защиты от излучений (Швеция) и рядом организаций, в том числе крупнейших производителей мониторов.

ГОСТ 12.1.045 устанавливает допустимые уровни напряженности электростатических полей в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах и требования к проведению контроля.

Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей (Епред) установлен равным 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.

В диапазоне напряженности от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в электростатическом поле без средств защиты tдоп в часах определяется по формуле tдоп = (Епред / Е факт )2, где: Ефакт - фактическое значение напряженности электростатического поля, кВ/м (в диапазоне от 0,3 до 300 кВ/м).

Средства нормализации напряженности электростатического поля.

Устранение опасности возникновения электростатических зарядов достигается следующими мерами: заземлением производственного оборудования и емкостей для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; увеличением электропроводности поверхностей электризующихся тел путем повышения влажности воздуха или применением антистатических примесей к основному продукту (жидкости, резиновые изделия и др.); ионизацией воздуха с целью увеличения его электропроводности.

Каждая система аппаратов и трубопроводов, заполняемых электризуемыми жидкостями, должна быть в пределах цеха заземлена не менее чем в двух местах. Автоцистерны во время налива или слива горючих жидкостей должны быть заземлены.

Эффективным методом для устранения электризации нефтепродуктов является метод введения в основной продукт специальных антистатических веществ (присадок).

Кроме того, для уменьшения статической электризации при сливе нефтепродуктов и других горючих жидкостей необходимо избегать падения и разбрызгивания струи с высоты, поэтому сливной шланг (рукав) следует опускать до самого дна цистерны или другой какой-либо емкости.

Металлические наконечники этих сливных шлангов во избежание проскакивания искр на землю или заземленные части оборудования следует заземлять гибким медным проводником.

В качестве присадки для увеличения электропроводности нефтепродуктов применяют в количестве около 0,001—0,003% олеат хрома, что практически не влияет на их физико-химические свойства.

Антистатические вещества (графит, сажа) вводят и в состав резинотехнических изделий, что повышает их электропроводность. Так, резиновые шланги для налива и перекачки легковоспламеняющихся жидкостей изготовляют из маслобензостойкой электропроводящей резины, что в значительной степени снижает опасность воспламенения этих жидкостей при переливании их в передвижные емкости (автоцистерны, железнодорожные цистерны).

Защита от электростатической индукции должна выполняться путем присоединения металлических корпусов всего оборудования, аппаратов и металлических конструкций к специальному или защитному заземлению.

Один из способов защиты здоровья работников, является отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях. Позволяет исключить опасность электрических разрядов, которые могут вызвать воспламенение и взрыв взрыво- и пожароопасных смесей, а также вредное воздействие статического электричества на человека. Основными мерами защиты являются: устройство электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок, заземление ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов; обеспечение работающих токопроводящей обувью, антистатическими халатами.

Средства защиты пользователей компьютеров от ЭМП

В основном из средств защиты предлагаются защитные фильтры для экранов мониторов. Они используется для ограничения действия на пользователя вредных факторов со стороны экрана монитора, улучшает эргономические параметры экрана монитора и снижает излучение монитора в направлении пользователя.

Представленные на рынке защитные фильтры для экранов мониторов по назначению делятся на 2 основные группы:

· защитные фильтры, улучшающие эргономические параметры дисплея и ослабляющие инфракрасное, ультрафиолетовое излучения, но не влияющие на электромагнитные параметры;

· защитные фильтры, улучшающие эргономические параметры дисплея, ослабляющие инфракрасное, ультрафиолетовое излучения, ослабляющие электростатическое поле и переменное электрическое поле.

Влияние аэроионного состава воздуха на рабочем месте оператора ПК.

Как известно, в заполненных помещениях, в учебных аудиториях, да еще с персональными компьютерами недостает аэроионов. Это сказывается на работоспособности сотрудников и студентов, их самочувствии, восприятии изучаемого материала. Медициной доказано, что на жизнедеятельность живого организма, в том числе человека, влияет не количество ионов воздуха, а соотношение между положительно и отрицательно заряженными ионами [1,2,3].

Кроме недостатка аэроионов оператор ПК при работе подвержен одновременному воздействию других неблагоприятных факторов: электростатическое поле от монитора, мерцание экрана, повышенная нагрузка на глаза и головной мозг.

Одним из путей улучшения условий труда является искусственная ионизация воздуха, насыщение его легкими отрицательными ионами. Для этой цели применяются генераторы отрицательных ионов воздуха, иногда называемые аэроионизаторами, ионизаторами воздуха, люстрами Чижевского или лампой Чижевского, в честь исследователя А.Л. Чижевского.

С появлением в рабочем помещении компьютеров и оргтехники, создающих электростатические поля высокой напряженности, появилась необходимость разработки генераторов отрицательных ионов воздуха применительно к рабочему месту оператора компьютера. Ряд фирм, отечественных и зарубежных, представили на рынок такие устройства.

Основные требования, предъявляемые к ионизатору воздуха: обеспечение необходимого уровня отрицательно заряженных ионов воздуха; индикация работоспособности генератора; небольшой вес и габариты; невысокая стоимость.

При наличии потенциала и свободных электронов, вырабатываемых источником электронов, молекулы или же положительные ионы воздуха, при воздействии с источником электронно-ионной эмиссии, приобретают электроны, образуя отрицательно заряженные легкие аэроионы.

Применение генератора отрицательных ионов воздуха (люстры Чижевского) на рабочем месте оператора ПК позволяет смещать соотношение между положительными и отрицательными ионами в сторону отрицательных ионов, что положительно влияет на работоспособность.

Зонами, воспринимающими аэроионы в организме человека, являются дыхательные пути и кожа. Единого мнения относительно механизма воздействия аэроионов на состояние здоровья человека нет. Недостаток содержания легких аэроионов в помещениях с персональными компьютерами приводит к выраженному негативному эффекту. Субъективно недостаток легких аэроионов во вдыхаемом воздухе выражается в ощущении несвежести воздуха и нехватки кислорода. Наибольшее число жалоб, предъявляемых в условиях аэроионной недостаточности: неудовлетворительное самочувствие, повышенная утомляемость, частые головные боли, повышенное давление. Также негативно сказывается преобладание положительных аэроионов, которое может приводить к ухудшению самочувствия людей, бессоннице, утомлению, снижению работоспособности.

Вопросы для самопроверки

1.Перечислите источники электромагнитного излучения.

2.Что относится к источникам электромагнитного излучения радиочастотного диапазона?

3.В чем сущность биологического эффекта электромагнитного излучения радиочастотного диапазона?

4. В каких единицах оценивают электромагнитное воздействие?

5. В чем особенность биологического воздействия СВЧ-диапазона?

6. Как осуществляется нормирование ЭМИ РЧ?

7.Дайте характеристику организационным мероприятиям защиты от ЭМИ.

8. Дайте характеристику инженерно-техническим мероприятиям защиты от ЭМИ.

9. Дайте характеристику лечебно-профилактическим мероприятиям защиты от ЭМИ.

10. Достоинства и недостатки сетчатых и сплошных экранов.

Тест

1. Средства защиты от электромагнитных излучений:

- радиозащитный костюм ;

- рукавицы из токопроводящей ткани ;

- диэлектрические перчатки;

- металлическая каска ;

- диэлектрические боты.

2. Организационные мероприятия по защите персонала от воздействия электромагнитных полей:

- выбор рационального режима работы оборудования ;

- ранняя диагностика здоровья работника;

- ограничение места и времени нахождения в зоне действия электромагнитного поля

- обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем электромагнитного поля;

3. Инженерно-технические мероприятия по защите персонала от воздействия электромагнитных полей:

- ранняя диагностика здоровья работника;

- обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем электромагнитного поля ;

- рациональное размещение оборудования ;

- использование средств, ограничивающих поступление электромагнитной энергии на рабочие места ;

- лечение нарушений в состояния здоровья работника.

4. Лечебно-профилактические мероприятия по защите персонала от воздействия электромагнитных полей:

- предупреждения нарушений в состояния здоровья работника (ответ);

- рациональное размещение оборудования;

- ранняя диагностика здоровья работника ;

- лечение нарушений в состояния здоровья работника ;

5. Работающий компьютер с монитором на электронно-лучевой трубке является источником

- электромагнитного излучения ;

- гамма-излучения;

- рентгеновского излучения;

- ультрафиолетового излучения;

- инфракрасного излучения;

6.Что является источниками электромагнитных излучений:

- деревья;

- радиоизлучения солнца ;

- излучение живых организмов;

- антенны ;

- высоковольтные линии электропередач

7. От чего зависит воздействие электромагнитного поля на человека:

- от величины напряженности

- от состояния здоровья;

- от времени года;

- от частоты ;

- от времени облучения .

8. В каком диапазоне частот наибольшее воздействие на глаза оказывают электромагнитные поля

- 0,03–3МГц;

- 3-30МГц;

- 30-500МГц;

- 30-300МГц;

- 300МГц – 300ГГц .

9. Длительное воздействие электромагнитного поля на человека приводит к:

- нарушению сна;

- расстройству желудка ;

- изменению кровяного давления ;

- головной боли ;

- расстройству нервной системы .

10. Каким образом можно уменьшить воздействие электромагнитного поля на человека:

- экранированием рабочего места ;

- экранированием источника излучения;

- диэлектрической обувью;

- временем воздействия .

11. В чем состоит достоинство сетчатых экранов:

- нужно меньше металла;

- они легче, чем сплошные;

- отражают электромагнитную энергию;

- не надо создавать микроклимат для защищаемого места.

12. Почему в большинстве случаев электромагнитные излучения нормируются электрической составляющей поля:

- ее легче регистрировать;

- она лучше распространяется в пространстве;

- она больше магнитной составляющей;

- она сильнее воздействует на человека.

13. При одновременном воздействии на человека электрического и магнитного поля должно выполняться условие:

14. Как определяется коэффициент экранирования:

15. Плотность потока энергии измеряется:

- А/м;

- В/м;

- Вт/м2;

- В/час;

- А/час.

3.2.8 Ионизирующее излучение.

Работа с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений представляет потенциальную угрозу для жизни людей, которые участвуют в их использовании.

Виды ионизирующих излучений их физическая природа и особенности распространения.

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

Альфа - излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях.

Их энергия не превышает нескольких МэВ. Чем больше энергия частиц, тем больше полная ионизация, вызванная ею в веществе. Пробег альфа - частиц, испускаемых радиоактивным веществом, достигает 8-9 см в воздухе, а в живой ткани - нескольких десятков микрон. Обладая сравнительно большой массой, альфа -частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обуславливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию, составляющую в воздухе на 1 см пути несколько десятков тысяч пар ионов.

Бета - излучение - поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде.

Энергия бета- частиц не превышает нескольких МэВ. Максимальный пробег в воздухе составляет 1800 см, а живых тканях 2,5 см. ионизирующая способность бета - частиц ниже (нескольких десятков пар на 1 см пробега), а проникающая способность выше, чем альфа - частиц.

Нейтроны - поток которых образует нейтронное излучение преобразуют свою энергию в упругих неупругих взаимодействиях с ядрами атомов.

При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гама - квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества.

Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии и состава вещества атомов, с которыми они взаимодействуют.

Гамма - излучение - электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц.

Гамма излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Энергия его находится в пределах 0,01 - 3 МэВ.

Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источник бета - излучения ( в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов) и представляет собой совокупность тормозного и характеристического излучения, энергия фотонов которых составляет не более 1 МэВ.

Тормозное излучение - фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц.

Характеристическое излучение - это фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атомов.

Как и гамма - излучение, рентгеновское излучение обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

Единицы активности и дозы ионизирующих излучений.

Активность А радиоактивного вещества - число спонтанных превращений dN в этом веществе за малый промежуток времени dt, деленное на этот промежуток:

Единицей измерения активности является Беккерель (Бк). 1 Бк равен одному ядерному превращению в секунду. Кроме этого, активность может измеряться в Кюри (и) - специальная единица активности.

Для количественной оценки ионизирующего действия рентгеновского и гамма - излучения в сухом атмосферном воздухе используется понятие экспозиционной дозы. Экспозиционная доза представляет собой отношение полного заряда ионов одного знака, возникающих в малом объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме. За единицу этой дозы принимают кулон на килограмм (Кл / кг). применяется также внесистемная единица - рентген (Р).

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в Греях (Гр).

Эта доза не учитывает, какой вид излучения воздействовал на организм человека. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют в системе СИ в единицах, называемых зивертами (Зв).

Доза эффективная - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органе на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани. Эта доза также измеряется в зивертах.

Специальная единица эквивалентной дозы - бэр.

Бэр - поглощенная доза любого вида излучения, которая вызывает равный биологический эффект с дозой в 1 рад рентгеновского излучения.

Рад - специальная единица поглощенной дозы зависит от свойств излучения и поглощающей среды.

Поглощенная, эквивалентная, эффективная и экспозиционная дозы, отнесенные к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.

Условная связь системных единиц:

Биологическое действие ионизирующих излучений

Биологическое действие излучения зависит от числа образованных пар ионов или от связанной с ним величины - поглощенной энергии.

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменение химического состава значительного числа молекул приводит к гибели клеток.

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

Под влиянием ионизирующих излучений в организме происходит торможение функций кроветворных органов, нарушение нормальной свертываемости крови и увеличение хрупкости кровеносных сосудов, расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма, снижение сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям, увеличение числа белых кровяных телец. (лейкоцитоз).

Необходимо различать внешнее и внутреннее излучение.

Естественный фон излучения состоит из космического излучения и излучения естественно - распределенных радиоактивных веществ. Естественный фон внешнего излучения на территории нашей страны создает мощность эквивалентной дозы 0,36-1,8 мЗв в год, что соответствует мощности экспозиционной дозы 40-200 мР/год (фон в Москве 0,012 - 0,02 мР/час в Чернобыле было 15 мР/час).

Кроме естественного облучения , человек облучается ми другими источниками, например, при производстве рентгеновских снимков черепа 0,8 - 6Р; позвоночника 1,6 - 14,7 Р; легких (флюорография) 0,2 - 0,5 Р; грудной клетке при рентгеноскопии 4,7 - 19,5 Р; желудочно-кишечного тракта при рентгеноскопии 12 - 82 Р; зубов 3 - 5 Р.

однократное облучение в дозе 25-50 бэр приводит к незначительным скоропроходящим изменениям в крови, при дозах облучения 80 - 120 бэр появляются печальные признаки лучевой болезни, но смертельный исход отсутствует. Острая лучевая болезнь развивается при однократном облучении 200-300 бэр, смертельный исход возможен в 50% случаев. Смертельный исход в 100% случаев наступает при дозах 550 - 700 бэр. Эти данные - когда лечение не проводится: существует ряд противолучевых препаратов, ослабляющих действие излучения.

Заболевания могут быть острыми и хроническими.

Нормирование ионизирующих излучений.

В настоящее время предельно допустимые уровни ионизирующего облучения определяются «Нормами радиационной безопасности НРБ - 99» В соответствии с НРБ – 99 установлены следующие категории облучаемых:

категория А - персонал;

категория Б - ограниченная часть населения;

категория В - население области, края, республики, страны.

Персонал - работающие с источниками ионизирующего излучения.

Ограниченная часть населения - лица непосредственно не работающие с ИИО, но по условиям проживания или размещения рабочих мест подвергающиеся воздействию радиоактивного излучения.

Население - остальные.

В порядке убывания радиочувствительности устанавливаются три группы критических органов:

I. Все тело, гонады и красный костный мозг (гонады - от греческого слова «gone» - порождающие, половые железы).

II. Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к группам I и III.

III. Кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Устанавливаются предельно допустимые дозы (ПДД) за год.

ПДД - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном воздействии в течении 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Эквивалентная доза Н (бэр), накопленная в критическом органе за время Е (лет) с начала профессиональной работы, не должна превышать значения:

В любом случае доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД. На территории Украины, Белоруссии и России площадью 28 тыс. км2 с условием загрязнения более 5 Кюри / км2 по Цезию - 137 проживает около 1 млн. человек. Доза их облучения может значительно превышать ПДД - 35 бэр за жизнь (35 бэр за 70 лет жизни сейчас норма для районов Чернобыля).

Вопросы длдя самолпроверки

1. Дать характеристику НРБ-99/2010.

2. Дать понятие радиоактивности.

3. Характеристика корпускулярного излучения.

4. Характеристика фотонного излучения.

5. Дать понятие естественного радиоактивного фона.

6. Биологический эффект радиационного воздействия.

7. Применение ионизирующего излучения в сельском хозяйстве.

8. Дать характеристику приборов дозиметрического контроля.

9. Причины и последствия ионизирующего заражения продуктов питания.

10. Дозиметрический контроль продуктов питания.

Тест

1. Ионизирующие излучения:

- α,β – частицы ;

- лазерные лучи;

- γ – лучи ;

- позитроны, нейтроны ;

- рентгеновские лучи .

2. Наибольшую опасность при внешнем облучении представляют:

- световые лучи;

- рентгеновские лучи ;

- β – лучи;

- α- лучи;

- γ – лучи .

3. Защита от ренггеновских лучей:

- слой воздуха в несколько сантиметров

- одежда;

- резиновые перчатки;

- свинцовые экраны .

4. Наибольшую опасность при внутреннем облучении представляют:

- световые лучи;

- рентгеновские лучи;

- β – лучи;

- α- лучи ;

- γ – лучи.

5. Большой проникающей способностью обладают:

- радиоволны;

- рентгеновские лучи

- β – лучи;

- α- лучи;

- γ – лучи .

6. Защита от α-лучей:

- слой воздуха в несколько сантиметров ;

- одежда ;

- экраны ;

- наушники;

- резиновые перчатки .

7. Защита от β – лучей:

- экраны из свинца ;

- экраны из плексигласа ;

- слой воздуха в несколько сантиметров;

- экраны из алюминия ;

- одежда.

8. Излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака, называется:

- электромагнитным

- рентгеновским

- ионизирующим

- всё перечисленное

9. К ионизирующим излучениям относятся:

- альфа-излучение, бета-излучение

- гамма-излучение, рентгеновское излучение

- нейтронное излучение

- все варианты.

10. Нестабильные химические элементы, способные к самопроизвольному распаду и осуществляющие его, называются:

- изотопами

- радионуклидами

- изомерами

- квантами

11. Число распадов радиоактивных ядер, происходящих за единицу времени называется:

- активностью радионуклида

- поглощенной дозой

- экспозиционной дозой

- эквивалентной дозой

12. В чем измеряется активность радионуклида в системе СИ, назовите внесистемные единицы.

- беккерель

- рентген

- кюри

- грей

13. Мерой ионизирующего действия гамма или рентгеновского излучения является:

- поглощенная доза

- экспозиционная доза

- эквивалентная доза

- активность.

14. Назовите единицы экспозиционной зоны в системе СИ и внесистемные единицы:

- кюри

- беккерель

- рентген

- кулон на килограмм

15. Эта дозиметрическая единица служит для оценки биологического действия ионизирующих излучений, она равна произведению поглощенной дозы на коэффициент качества излучения:

- эквивалентная доза

- поглощенная доза

- экспозиционная доза

- нет правильного ответа

16. Назовите единицы эквивалентной дозы в системе СИ внесистемные единицы:

- грей

- зиверт

- рентген

- бэр

17. Для характеристики поглощенной энергии ионизирующего излучения единицей массы вещества используется понятие:

- экспозиционной дозы

- поглощенной дозы

- эквивалентной дозы

- нет правильного ответа

18. К какой категории относятся лица, которые не работают непосредственно с источниками излучения, но могут подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения:

- категории А

- категории Б

- категории В

- категории С

19. Какие из органов человека наиболее радиочувствительны?

- кожный покров, костная ткань

- мышцы, щитовидная железа, желудочно-кишечный тракт

- всё тело, гонады и красный костный мозг

- головной мозг

20. Назовите допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения (по НРБ-99) для населения.

- не более 1,0 мЗв /год

- не более 0,5 мЗв /год

- не более 15 мЗв /год

- не более 5 мЗв/год

21. Для защиты от какого излучения применяют материалы с большой атомной массой и высокой плотностью при изготовлении защитного экрана?

- от бета-излучения

- от гамма-излучения

- от нейтронного излучения

- от рентгеновского излучения

22. Для защиты от какого излучения при устройстве защитного экрана применяют материалы, содержащие водород (вода, парафин), а также бериллий, графит и другие:

- от альфа-излучения

- от бета-излучения

- от гамма-излучения

- от нейтронного излучения

23. Основными мероприятиями по защите от действия ионизирующих излучений являются:

- уменьшение времени пребывания в зоне

- увеличение расстояния от источника

- экранирование источников

- применение СИЗ

24. Назовите источники радиации в повседневной жизни:

- естественный радиационный фон

- радиодиагностика

- стройматериалы

- почва

25. Что должно сделать население после объявления по радио о радиационной опасности?

- укрыться в жилых домах

- закрыть окна, двери, уплотнить их

- сделать запас питьевой воды

- подготовиться к эвакуации

### 3.3 Электробезопасность

Электробезопасность – это система организационно-технических мероприятий, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного влияния электрического тока, электрической дуги, электростатического поля и статического электричества.

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий электропередач и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, передачи, трансформации, распределения электрической энергии, преобразование ее в другой вид энергии.

Действующая электроустановка – установка, которая находится под напряжением, или на которую в любой момент может быть подано напряжение с помощью коммутационного оборудования.

3.3.1. Действие электрического тока на организм человека.

Электрический ток, проходя через живой организм оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие.

Термическое действие проявляется в ожогах, нагреве и повреждении кровеносных сосудов, перегреве сердца, мозга и других органов, что вызывает в них функциональные расстройства

Электролитическое действие проявляется в разложении органической жидкости, в том числе крови, что вызывает значительное нарушение ее состава, а также ткани в целом.

Биологическое действие выражается, главным образом, в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, свойственных нормально действующему организму и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Например, взаимодействуя с биотоками организма, внешний ток может нарушить нормальный характер их воздействия на ткани и вызывать непроизвольные сокращения мышц.

Основных видов поражения три:

- электрические травмы;

- электрические удары;

- электрический шок.

Электрическая травма представляет собой местное поражение тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, поражение глаз действием на них электрической дуги.

Электрический ожог – это повреждения поверхности тела или внутренних органов под действием электрической дуги или больших токов, проходящих через тело человека.

Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновений к токоведущей части. Токовый ожог – следствие преобразования электрической энергии в тепловую; как правило, это ожог кожи, так как кожа человека обладает во много раз большим электрическим сопротивлением, чем другие ткани тела.

Токовые ожоги возникают при работе на электроустановках относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ) и является в большинстве случаев ожогами I или II степени; впрочем, иногда возникают и тяжелые ожоги.

При напряжениях более высоких между токоведущей частью и телом человека или между токоведущими частями образуется электрическая дуга, которая и вызывает возникновение ожога другого вида – дугового.

Дуговой ожог обусловлен действием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500 С) и большой энергией. Такой ожог возникает обычно при электроустановках высокого напряжения и носит тяжелый характер – III или IV степени.

Различают четыре степени ожогов: I степень характеризуется покраснением кожи, II степень – образованием пузырей, III степень – обугливанием кожи, IV степень – обугливанием подкожной клетчатки, мышц, сосудов, нервов, костей.

Состояние пострадавшего зависит не столько от степени ожога, сколько от площади поверхности тела, пораженной ожогом.

Электрический знак – это четкое очерченное пятно (d=1-5 мм) серого или бледно-желтого цвета, появляющееся на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока; пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны, с течением времени верхний слой кожи сходит, и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.

Электрометаллизацией называется проникновение в кожу частиц металла вследствие его разбрызгивания и испарения под действием тока – например, при горении электрической дуги. Поврежденный участок кожи становится жестким и шероховатым, цвет его определяется цветом соединений металла, проникшего в кожу.

Электрометаллизация может произойти при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой.

С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид, исчезают болезненные ощущения.

Электроофтальмия – это воспаление наружных оболочек глаз, возникающее под воздействием мощного потока ультрафиолетовых лучей. Такое облучение возможно при образовании электрической дуги (короткое замыкание), которая интенсивно излучает не только видимый свет, но и ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Электроофтальмия обнаруживается спустя 2-6 ч после ультрафиолетового облучения. При этом наблюдаются покраснение и воспаление слизистых оболочек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичное ослепление. Пострадавший испытывает сильную головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету, у него возникает так называемая светобоязнь.

В тяжелых случаях воспаляется роговая оболочка глаза и нарушается ее прозрачность, расширяются сосуды роговой и слизистой оболочек, суживается зрачок. Болезнь продолжается обычно несколько дней.

Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков с обычными стеклами, которые плохо пропускают ультрафиолетовые лучи и защищают глаза от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей.

Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через них электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Степень отрицательного воздействия этих явлений на организм может быть различна.

Электрический удар может привести к нарушению и даже полному прекращению деятельности жизненно важных органов – легких и сердца, а значит, и к гибели организма. Внешних местных повреждений, т.е. электрических травм, человек при этом может и не иметь.

В зависимости от исхода поражения электрические удары могут быть условно разделены на четыре степени, из которых каждая характеризуется определенными проявлениями:

I – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;

III – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IV – клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Клиническая смерть – это переходный период от жизни к смерти, наступающий в момент прекращения деятельности сердца и легких. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет.

Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга. В большинстве случаев она составляет 4-5 мин, а при гибели здорового человека от случайной причины, в частности от электрического тока – 7-8 мин.

Причинами смерти от электрического тока могут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Работа сердца может прекратиться в результате или прямого воздействия тока на мышцу сердца, или рефлекторного действия, когда сердце не лежит на пути тока. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция, т.е. беспорядочное сокращение и расслабление мышечных волокон сердца.

Фибрилляция обычно продолжается очень недолго и сменяется полной остановкой сердца. Если сразу же не оказана первая помощь, то наступает клиническая смерть.

Прекращение дыхания вызывается непосредственным, а иногда рефлекторным действием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.

Уже при токе, равном 20-25 мА (50 Гц), человек начинает испытывать затруднение дыхания, которое усиливается с ростом тока. При действии такого тока в течение нескольких минут наступает удушье.

Электрический шок – своеобразная реакция нервной системы организма в ответ на сильное раздражение электрическим током: расстройство кровообращения, дыхания, повышение кровяного давления. Шок имеет две фазы: I – фаза возбуждения, II – фаза торможения и истощения нервной системы.

Во второй фазе учащается пульс, ослабевает дыхание, возникает угнетенное состояние и полная безучастность к окружающему при сохранившемся сознании. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток после чего организм гибнет.

3.3.2 Факторы, влияющие на исход поражения

На поражение человека электрическим током влияют: величина тока, проходящего через его тело, род тока, частота, путь тока, длительность его воздействия, окружающая среда (влажность и температура воздуха, наличие токопроводящей пыли), сопротивление тела человека.

При поражении электрическим током основными факторами являются путь прохождения тока через тело человека и время его действия. В связи с этим по характеру действия токи оцениваются так, как приведено в табл. 3.1.

Чем меньше продолжительность действия тока на организм человека, тем меньше опасность.

Ток 100мА и более (при 50 Гц), проходя через тело человека по пути рука-рука или рука-ноги, раздражающе действует на мышцу сердца, расположенную глубоко в груди. Это весьма опасно для жизни человека, поскольку спустя 1-2с с момента замыкания цепи этого тока через человека может наступить фибрилляция сердца. При этом прекращается кровообращение, и, следовательно, в организме возникает недостаток кислорода, что, в свою очередь, быстро приводит к прекращению дыхания, т.е. приводит к смерти.

Токи, которые вызывают фибрилляцию сердца, называются фибрилляционными, а наименьший из них – пороговым фибрилляционным током.

Таблица 3.9. Влияние величины тока на исход поражения.

Величина тока, мА | Характер воздействия тока
Переменный 50 ÷ 60 Гц | Постоянный
До 0,5 | Не ощущается. | Не ощущается.
0,6 – 1,5 | Ощущается. Пощипывание, покалывание, легкое дрожание пальцев рук. | Не ощущается.
2 – 3 | Сильное дрожание пальцев рук. | Не ощущается.
5 – 10 | Судороги в руках. | Зуд, ощущение нагрева.
12 – 15 | Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах и кистях рук. Состояние терпимо 5 – 10 с. | Усиление нагрева.
20 – 25 | Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли, затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 с. | Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук.
50 – 80 | Паралич дыхания, начало трепетания желудочков сердца (фибрилляция). | Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги, затруднение дыхания.
90 – 100 | Паралич дыхания. При длительности 3 с и более паралич сердца. | Паралич дыхания.
3000 и > | Паралич дыхания и сердца при воздействии тока более 0,1 с. разрушение тканей тела тепловым действием тока. | Паралич дыхания, сердца.

При невысоких напряжениях (до 100 В) постоянный ток примерно в 3-4 раза менее опасен, чем переменный частотой 50 Гц; при напряжениях 400-500 В опасность их сравнивается, а при более высоких напряжениях постоянный ток даже опаснее переменного.

Наиболее опасен ток промышленной частоты (20-100 Гц). Снижение опасности действия тока на живой организм заметно сказывается при частоте 1000 Гц и выше. Токи высокой частоты, начиная от сотен килогерц, вызывают только ожоги, не поражая внутренних органов. Это объясняется тем, что такие токи не способны вызывать возбуждение нервных и мышечных тканей.

Важное значение для исхода поражения имеет путь электрического тока через тело человека. Установлено, что ткани разных частей человеческого тела имеют различные удельные сопротивления. При прохождении тока через тело человека наибольшая часть тока проходит по пути наименьшего сопротивления, главным образом, вдоль кровеносных и лимфатических сосудов. Различают 15 путей тока в теле человека. Наиболее часты такие:

рука-рука

правая рука-ноги

левая рука-ноги

нога-нога

голова-ноги

голова-руки.

Наиболее опасным является путь тока вдоль тела, например, от руки к ноге или через сердце, голову, спинной мозг человека. Однако известны смертельные поражения, когда ток проходит по пути нога – нога или рука – рука.

Вопреки установившемуся мнению наибольшая величина тока через сердце оказывается не по пути левая рука – ноги, а по пути правя рука – ноги. Это объясняется тем, что большая часть тока входит в сердце по продольной его оси, лежащей по пути правая рука – ноги.

Одним из факторов, влияющих на исход поражения, является сопротивление тела человека.

Электрическое сопротивление тела человека – это сопротивление току, проходящему по участку тела между двумя электродами, приложенными к поверхности тела человека. Оно состоит из двух тонких наружных слоёв кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления рук и корпуса rвр и rвк (рис 3.9а) Электрическая схема тела человека показана на рис 3.9б.

Рис. 3.9. Электрические сопротивления тела человека:

а) реальные сопротивления элементов тела человека: 1 – электроды,
2 – наружное сопротивление рук (верхних слоев кожи), rвн – внутреннее
сопротивление рук, rвк – внутреннее сопротивление корпуса.

б) электрическая схема тела человека: rнр – наружное сопротивление рук,
Ср – емкостное сопротивление рук, rв – внутреннее сопротивление,
состоящее из внутреннего сопротивления рук и корпуса, Uh – напряжение,
приложенное к телу человека.

Кожа состоит из двух основных слоёв: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы.

Эпидермис, в свою очередь, также имеет несколько слоёв. Верхний, самый толстый слой называется роговым (омертвевшие ороговевшие клетки), а слой, находящийся под ним, - ростковым (живые клетки). В сухом незагрязненном состоянии роговой слой можно рассматривать как диэлектрик, его удельное сопротивление в 1000 раз превышает сопротивление других слоёв кожи и внутренних тканей организма.

Электрическое сопротивление дермы незначительно, оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.

Наружное сопротивление тела человека состоит из сопротивлений двух наружных слоев кожи, прилегающих к электродам (рис 3.1). Иначе говоря, наружное сопротивление состоит из активного сопротивления rнр и емкостного сопротивления Ср (3.1б).

В месте контакта электрода с телом человека (рис 3.1а) образуется своего рода конденсатор, одной обкладкой которого служит электрод, другой – внутренние токопроводящие ткани, а диэлектриком – наружный слой кожи.

Внутреннее сопротивление тела человека - сопротивление внутренних слоев кожи и внутренних тканей тела – считается активным, оно зависит от длины и поперечного сечения участка тела и не зависит от частоты тока.

Полное сопротивление состоит из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи rнр и так называемого внутреннего сопротивления тела rв (см. рис 3.1б), которое включает в себя внутреннее сопротивление руки rвр, внутреннее сопротивление корпуса rвк и емкостное сопротивление руки Ср.

Величина сопротивления rнр человека зависит от состояния рогового слоя кожи, наличия на ее поверхности влаги и загрязнения, а также от места приложения электродов, частоты тока и длительности протекания тока.

Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы), а также увлажнение, потовыделение и загрязнение кожи снижают сопротивление тела человека, что увеличивает опасность его поражения электрическим током.

Загрязнение кожи различными веществами, в особенности хорошо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т.п.), снижает ее сопротивление.

Разные участки тела имеют различную толщину рогового слоя кожи и неравномерное распределение потовых желез, поэтому обладают неодинаковым сопротивлением.

С увеличением силы тока и времени его прохождения сопротивление тела падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, а это приводит к расширению сосудов и, следовательно, к усилению снабжения этого участка кровью и к увеличению потовыделения.

С ростом напряжения сопротивления кожи уменьшается в десятки раз, а следовательно, уменьшается и сопротивление тела в целом; оно приближается к сопротивлению внутренних тканей тела, т.е. к своему наименьшему значению (300 –500 Ом). Это можно объяснить электрическим пробоем слоя кожи, который происходит при напряжении 50 – 200 В.

Сопротивление разных участков тела человека не одинаково. Объясняется это различной толщиной рогового слоя кожи, неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела и неодинаковой степенью наполнения сосудов кожи кровью. Поэтому величина сопротивления тела зависит от места приложения электродов.

Сопротивление тела человека (Rч) в практических расчетах принимается равным 1000 Ом. В реальных условиях сопротивление тела человека – величина не постоянная и зависит от ряда факторов.

При величине приложенного напряжения 36 В сопротивление Rч принимается равным 6 кОм.

3.3.3 Растекание тока при замыкании на землю

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или непосредственно с землей.

Замыкание может вызвать: повреждение изоляции; возникновение контакта между токоведущими частями электрооборудования и заземленным проводом; падение на землю оборванного провода, находящегося под напряжением.

Формы и размеры заземлителя (проводника, осуществляющего контакт с грунтом) различны, а электрические свойства грунта обычно неоднородны. Поэтому в общем виде распределение потенциалов в электрическом поле заземлителя определяется сложной зависимостью. Для упрощения положим, что заземлитель имеет форму полусферы и находится в однородном и изотропном грунте. Если на достаточно большом расстоянии от рассматриваемого заземлителя нет других электродов, то линии тока направлены по радиусам от его центра и перпендикулярны поверхности заземлителя. (рис.3.10)

Задача сводится к нахождению потенциала на поверхности земли на расстоянии х от точки стекания тока на землю.

Выделив на расстоянии х от заземлителя элементарный шаровой слой толщиной dx, найдем падение напряжения в этом слое.

где Е – напряженность электрического поля.

Рис. 3.10 Схематичное изображение растекания тока замыкания на землю
в грунте через полусферический заземлитель

Напряженность электрического поля в точке а, находящейся на расстоянии х от центра заземлителя

где ρ - удельное сопротивление грунта, Ом×м (сопротивление куба грунта с ребром длиной 1м).

j – плотность тока в точке а

где Iз – ток замыкания на землю, А.

Отсюда

Таким образом, потенциал любой точки, находящейся на расстоянии х от заземлителя, равен

Экспериментально установлено, что на расстоянии 1м от заземлителя потенциал уменьшается на 68%, 10м – 92%, 20м – 100%.

3.3.4 Напряжение прикосновения

Рис. 3.11 Напряжение прикосновения к заземленным нетоковедущим
частям, оказавшимся под напряжением

При пробое изоляции на корпус, присоединенный к заземлителю, все оборудование, имеющее электрический контакт с этим корпусом, окажется под напряжением, равным потенциалу заземлителя относительно земли:

Если человек касается рукой корпуса, соединенного с заземлителем, то рука его приобретает потенциал заземлителя φз, который равен .

Если в это время человек стоит на грунте на расстоянии х от заземлителя, потенциал ног φх, будет равен

в результате между рукой и ногами человека возникает разность потенциалов

На рис.3.11 показаны три корпуса электроприборов, присоединенных к заземлителю R3. Потенциалы всех корпусов одинаковы и равны потенциалу заземлителя φз, так как они связаны с заземляющими проводами, сопротивления которых пренебрежимо мало.

При замыкании на корпус любого из этих приборов распределение потенциалов на поверхности грунта определяется кривой I. Напряжение прикосновения равно разности потенциалов рук и ног (кривая II). Если человек стоит непосредственно над заземлителем и касается корпуса, оказавшегося под напряжением, то потенциалы рук и ног одинаковы и напряжение прикосновения равно нулю. По мере удаления от заземлителя напряжение прикосновения возрастает и в случае, когда человек находится вне зоны растекания тока и касается корпуса, оказавшегося под напряжением, достигает значения потенциала заземлителя φз

3.3.5. Напряжение шага

Человек, находящийся в зоне растекания тока, может оказаться под напряжением, не касаясь каких-либо частей электроустановки. При замыкании на землю одного из проводов сети распределение потенциала изображено на рис.3.12

Рис.3.12. Напряжение шага

а – длина шага.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага.

Если обе ноги человека находятся на одной линии равного потенциала, то напряжение шага равно нулю.

Наибольшее значение Um будет в случае, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другой – на расстоянии шага от него.

При воздействии Um ток через человека протекает по пути “нога-нога”, но если этот ток достигает величины, вызывающей судороги в мышцах ног, то человек может упасть и ток будет протекать по пути “руки-ноги”. Судороги ног возникают при Um»90 В. кроме того, при падении, человек может касаться точек грунта с большей разностью потенциалов, т.к. рост человека всегда больше длины его шага. По условиям электробезопасности запрещено приближаться к месту замыкания на землю одного из проводов сети на расстояние менее 4-5м в закрытых распределительных устройствах и 8-10м – на открытых подстанциях. Защитными средствами от напряжения шага служат диэлектрические боты, галоши, сапоги.

3.3.6 Анализ условий электробезопасности

Электрические сети и установки принято разделять на сети и установки напряжением до 1000 В и напряжением свыше 1000 В.

Электрические сети подразделяются по количеству токонесущих проводов на: однопроводные, двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные.

В однопроводной сети (рис.3.13) вторым проводом является рельс или земля. По этой схеме работают трамвайные, электровозные, иногда сварочные установки. Двухпроводные сети (рис.3.14) – сети постоянного и одноразового переменного токов. Трехпроводные сети переменного тока – сети трехфазного тока с изолированной или заземленной нейтралью (рис.3.15). Четырехпроводные сети – сети трехфазного тока с заземленной нейтралью и нулевым проводом (рис. 3.16).

Нейтраль, а правильнее, нейтральная точка обмотки источника или потребителя, есть точка, напряжение которой относительно всех внешних выводов обмоток одинаковы по абсолютному значению

Рис.3.13 Схема однопроводной сети

Рис. 3.14 Схема двухпроводной сети: а) изолирована от земли;
б) с заземленным выводом

Рис. 3.15 Схема трехфазной трехпроводной сети
с изолированной (а) и заземленной нейтралью (б)

Рис.3.16 Схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью

На схемах:

Uф - фазное напряжение;

Uл - линейное напряжение сети

Показанные соединения обмоток в трехфазных сетях – это соединение «звездой». Напряжение между токонесущими проводами – это линейное напряжение - Uлин, а напряжение между нейтралью и любым выводом – это фазное напряжение -Uф.

Связь между фазным и линейным напряжением следует из соединения обмоток «звездой» (рисунок 3.17).

Рис. 3.17 Схема соединения обмоток «звездой»

Учитывая, что напряжения относительно друг друга сдвинуты на 1200, можно получить Uлин=√3*Uф.

Поэтому напряжение сети до 1000В, которая нашла большое распространение обозначают так: 380/220, где 380В - это величина линейного напряжения, а 220В - величина фазного напряжения.

Каждый фазный провод относительно земли обладает активным (омическим) и реактивным (емкостным) сопротивлением.

Основными причинами поражения током являются:

1). Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

2). Появление на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного или произвольного включения;

3). Появление напряжения на металлических конструктивных частях установки вследствие замыкания фазы на корпус;

4). Появление напряжения шага на поверхности земли вследствие замыкания фазы на землю;

5). Наличие остаточного заряда.

Оценка опасности прикосновения к токоведущим частям сводится к определению силы тока, протекающего через тело человека и сравнению его с допустимым значением. В общем случае величина тока, протекающего через тело, человека зависит от схемы электрической установки, рода и величины напряжения питания.

Сопротивление тела человека для расчетов принимается равным Rn =1000 Ом.

Емкостью фазным проводов, на частоте 50 Гц пренебрегают.

Рассмотрим схемы включения человека в электрическую сеть (рис.3.18)

Рис. 3.18 Включение человека в цепь тока:
а) двухфазное включение, б) и в) однофазное включение: Ih – ток через тело человека,
rиз1, rиз2, rиз3 – сопротивление изоляций фаз, Uф – напряжение между фазой и
нейтральной точкой, Uл – напряжение в линии.

Наиболее характерны две схемы включения человека в электрическую сеть: между двумя фазами и между фазой и землей. Первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую – однофазным (рис. 3.18 а, б, в).

В качестве примера двухфазного включения может быть названо случайное прикосновение к другой фазе при работе на электрощитке под напряжением.

Ток через тело человека в этом случае определяется:

Где Uл – линейное напряжение, В

Rh – сопротивление тела человека

Для сети 220 /380 В:

величина тока смертельная

При двухполюсном касании величина тока, проходящего через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети, поэтому двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и в сети с глухозаземленной нейтралью.

Однофазное включение наблюдается весьма часто: работа под напряжением при отсутствии защитных средств, при пользовании приборами с плохой изоляцией токоведущих частей, при переходе напряжения на металлические части оборудования, лишенного надлежащей защиты. На рис.3.19 приведена схема однофазного прикосновения и эквивалентная схема.

Рис. 3.19 Схема однофазного прикосновения человека к к однофазной двухпроводной сети.

Сопротивление провода по отношению к земле называется сопротивлением изоляции rиз (или сопротивлением утечки).

В установках до 1000 В минимально допустимое значение сопротивления изоляции rиз≥500кОм.

Если Uл=220 В, rиз=500 кОм, то

Чем больше сопротивление изоляции rиз, тем меньшей величины ток будет проходить через человека.

Трехфазная сеть с изолированной нейтралью:

а) нормальный режим работы, когда rиз относительно земли имеет большое значение (рис 3.20);

б) аварийный режим (рис.4.13)

Рисунок 3.20 - Однофазное включение в 3хфазную
сеть с изолированной нейтралью

Ток через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью определяется:

Если произвести расчет, то можно увидеть, что при нормальном режиме работы сети (т.е. rиз велико) прикосновение не опасно.

В таких сетях опасность для человека, прикоснувшегося к проводу, при нормальном состоянии сети, зависит от сопротивления изоляции. Чем оно больше, тем меньше опасность. Поэтому, очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние для своевременного выявления и устранения возникших неисправностей.

В большинстве случаев персонал, обслуживающий электроустановки, прикасается к одному полюсу (голому проводу, зажиму), стоя на полу, сопротивление которого включено последовательно с телом человека. Сопротивление обуви и пола является существенным фактором, определяющим последствия прикасания человека к токоведущим частям в установках напряжением до 1000 В.

При учете сопротивлений пола и обуви rn, rоб расчетная формула для тока, проходящего через тело человека при однополюсном прикосновении будет иметь вид:

Электрическое сопротивление некоторых видов полов очень велико и может служить эффективной мерой защиты человека от поражения. Загрязнение пола кислотами и щелочами снижает величину дополнительного сопротивления. Данные по сопротивлению пола и обуви приведены в таблице 3.10. и 3.11

б). Под аварийным режимом понимается снижение сопротивления изоляции провода, замыкание на землю (рис. 4.13).

Рис. 3.21 Схема однофазного прикосновения при пробое фазы на землю

Ток через тело человека будет определятся

rзм – сопротивление замыкания фазы на землю (rзм ≈ 50÷100 Ом).

Таблица 3.10 Электрическое сопротивление полов, выполненных из различных материалов(по площади соприкосновения ступеней ног человека)

| Состояние пола | Сопротивление, Ом
Плитки метлахские на бетонном основании | С нормальной относительной влажностью в помещении, равной 70% В помещении с повышенной влажностью Сырой Покрыт водой У станка загрязнен охлаждающей жидкостью и металлическими опилками | 20000 5000 800 300 8 - 90
Бетонный | Сухой в конторском помещении То же, в помещении с нормальной влажностью То же, в неотапливаемом помещении с повышенной влажностью Сырой Покрыт водой Покрыт водой со щелочью | 2000000 100000 300 200 50 10
Деревянный и торцовый на бетоне | Загрязнен металлической стружкой и охлаждающей жидкостью | 300
Земляной | В помещении с нормальной влажностью То же, промасленный | 800 500
Асфальтовый толщиной 20 мм на бетоне | Сухой, новый Загрязнен металлическими стружками и охлаждающей жидкостью То же, пропитан кислотами | 2000000 10000 4
Кирпичный | Сырой | 1500

Таблица 3.11 Электрическое сопротивление рабочей обуви

Рассмотрим опасность прикосновения человека в сети с глухозаземленной нейтралью.

Как уже было сказано, при двухполюсном прикосновении режим нейтрали не будет оказывать влияния на величину тока Ih.

а) Условия безопасности при однополюсном прикосновении будут находится в прямой зависимости от сопротивления тела человека, материала обуви, пола, а также от сопротивления заземления нейтрали источника тока. В сети с заземленной нейтралью положительная роль изоляции проводов практически полностью утрачена (рис. 3.22).

Рис. 3.22 Схема однофазного прикосновения
в сети с глухозаземленной нейтралью

Ток через тело человека будет определятся по следующей формуле:

Где r0 – сопротивление заземления нейтрали источника

По условиям ПУЭ (правилам устройства электроустановок):

Uл=660 В r0=2 Ом;

Uл=380 В r0=4 Ом;

Uл=127 В r0=8 Ом

б) При замыкании фазы на землю

Рис. 3.23 Схема однофазного прикосновения при пробое фазы на землю

Возможны следующие варианты:

1). r0→0; rзм≠0; Uпр→Uф;

2). r0≠0; rзм→0; Uпр→Uл;

3). r0≠0; rзм≠0; Uл>Uпр>Uф

Напряжение прикосновения в данном случае будет больше Uф, но меньше Uл, что одинаково опасно для человека.

3.3.7 Выбор схемы сети и режима нейтрали

Способ заземления нейтрали сети является достаточно важной характеристикой. Он определяет:

• ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании;

• схему построения релейной защиты от замыканий на землю;

• уровень изоляции электрооборудования;

• выбор аппаратов для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений (ограничителей перенапряжений);

• бесперебойность электроснабжения;

• допустимое сопротивление контура заземления подстанции;

• безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях.

В настоящее время в мировой практике используются следующие способы заземления нейтрали сетей среднего напряжения (термин «среднее напряжение» используется в зарубежных странах для сетей с диапазоном рабочих напряжений 1-69 кВ):

• изолированная (незаземленная);

• глухозаземленная (непосредственно присоединенная к заземляющему контуру);

• заземленная через дугогасящий реактор;

• заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный).

Ниже в табл. 3.12 приведены способы заземления нейтрали, используемые в разных странах мира.

В России, согласно п.1.2.16 последней редакции ПУЭ, введенных в действие с 1 января 2003 г., «...работа электрических сетей напряжением 3-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор». Таким образом, сейчас в сетях 6-35 кВ в России формально разрешены к применению все принятые в мировой практике способы заземления нейтрали, кроме глухого заземления. Отметим, что, несмотря на это, в России имеется опыт применения глухого заземления нейтрали в некоторых сетях 35 кВ. Рассмотрим подробнее способы заземления нейтрали и дадим им общую характеристику.

Изолированная нейтраль

Режим изолированной нейтрали достаточно широко применяется в России. При этом способе заземления нейтральная точка источника (генератора или трансформатора) не присоединена к контуру заземления. В распределительных сетях 6-10 кВ России обмотки питающих трансформаторов, как правило, соединяются в треугольник, поэтому нейтральная точка физически отсутствует.

ПУЭ ограничивает применение режима изолированной нейтрали в зависимости от тока однофазного замыкания на землю сети (емкостного тока). Компенсация тока однофазного замыкания на землю (использование дугогасящих реакторов) должна предусматриваться при емкостных токах:

• более 30 А при напряжении 3-6 кВ;

• более 20 А при напряжении 10 кВ;

• более 15 А при напряжении 15-20 кВ;

• более 10 А в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ;

• более 5 А в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков «генератор–трансформатор».

Вместо компенсации тока замыкания на землю может применяться заземление нейтрали через резистор (резистивное) с соответствующим изменением логики действия релейной защиты.

Исторически режим изолированной нейтрали был первым режимом заземления нейтрали, использовавшимся в электроустановках среднего напряжения. Его достоинствами являются:

• отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;

• малый ток в месте повреждения (при малой емкости сети на землю).

Недостатками этого режима заземления нейтрали являются:

• возможность возникновения дуговых перенапряжений при перемежающемся характере дуги с малым током (единицы–десятки ампер) в месте однофазного замыкания на землю;

• возможность возникновения многоместных повреждений (выход из строя нескольких электродвигателей, кабелей) из-за пробоев изоляции на других присоединениях, связанных с дуговыми перенапряжениями;

• возможность длительного воздействия на изоляцию дуговых перенапряжений, что ведет к накоплению в ней дефектов и снижению срока службы;

• необходимость выполнения изоляции электрооборудования относительно земли на линейное напряжение;

• сложность обнаружения места повреждения;

• опасность электропоражения персонала и посторонних лиц при длительном существовании замыкания на землю в сети;

• сложность обеспечения правильной работы релейных защит от однофазных замыканий, так как реальный ток замыкания на землю зависит от режима работы сети (числа включенных присоединений).

Кроме того, значительное число повреждений трансформаторов напряжения в отечественных сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю также связано с состоянием нейтрали сетей среднего напряжения.

Недостатки режима работы с изолированной нейтралью весьма существенны, а такое достоинство, как отсутствие необходимости отключения первого замыкания, достаточно спорно. Так, всегда есть вероятность возникновения второго замыкания на другом присоединении из-за перенапряжений и отключения сразу двух кабелей, электродвигателей или воздушных линий. Такое развитие событий в эксплуатации не так редко, как кажется на первый взгляд. Именно по этой причине во многих странах, таких, как США, Канада, Англия, Австралия, Бельгия, Португалия, Франция и другие, отказ от режима изолированной нейтрали произошел еще в 40–50-х годах прошлого века. Как видно из табл.4. 4, в настоящее время из промышленно развитых стран режим изолированной нейтрали применяют только Италия, Япония и Финляндия. Причем в Италии сейчас рассматривается возможность перехода к работе с заземлением через дугогасящий реактор, а в Японии – с заземлением через резистор. В России до последнего времени режим изолированной нейтрали был закреплен в ПУЭ. Именно этим объясняется сложившееся положение, когда даже в сетях с высоковольтными электродвигателями, где защита от однофазных замыканий выполнена с действием на отключение без выдержки времени, применяется режим изолированной нейтрали.

Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор

Она также достаточно часто применяется в России. Этот способ заземления нейтрали, как правило, находит применение в разветвленных кабельных сетях промышленных предприятий и городов. При этом способе нейтральную точку сети получают, используя специальный трансформатор.

С точки зрения исторической последовательности возникновения этот способ заземления нейтрали является вторым. Он был предложен немецким инженером Петерсеном в 20-х годах прошлого столетия (в европейских странах дугогасящие реакторы называют по имени изобретателя «Petersen coil» – катушка Петерсена).

Достоинствами этого метода заземления нейтрали являются:

• отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;

• малый ток в месте повреждения (при точной компенсации – настройке дугогасящего реактора в резонанс);

• возможность самоликвидации однофазного замыкания, возникшего на воздушной линии или ошиновке (при точной компенсации – настройке дугогасящего реактора в резонанс);

• исключение феррорезонансных процессов, связанных с насыщением трансформаторов напряжения и неполнофазными включениями силовых трансформаторов.

Недостатками этого режима заземления нейтрали являются:

• возникновение дуговых перенапряжений при значительной расстройке компенсации;

• возможность возникновения многоместных повреждений при длительном существовании дугового замыкания в сети;

• возможность перехода однофазного замыкания в двухфазное при значительной расстройке компенсации;

• возможность значительных смещений нейтрали при недокомпенсации и возникновении неполнофазных режимов;

• возможность значительных смещений нейтрали при резонансной настройке в воздушных сетях;

• сложность обнаружения места повреждения;

• опасность электропоражения персонала и посторонних лиц при длительном существовании замыкания на землю в сети;

• сложность обеспечения правильной работы релейных защит от однофазных замыканий, так как ток поврежденного присоединения очень незначителен.

В России режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор применяется в основном в разветвленных кабельных сетях с большими емкостными токами. Кабельная изоляция в отличие от воздушной не является самовосстанавливающейся. То есть, однажды возникнув, повреждение не устранится, даже несмотря на практически полную компенсацию (отсутствие) тока в месте повреждения. Соответственно для кабельных сетей самоликвидация однофазных замыканий как положительное свойство режима заземления нейтрали через дугогасящий реактор не существует.

При дуговом характере однофазного замыкания скважность воздействия перенапряжений на изоляцию сети ниже, чем при изолированной нейтрали, но и здесь существует возможность возникновения многоместных повреждений. В последние десятилетия сети 6-10 кВ разрослись, а мощность компенсирующих устройств на подстанциях осталась той же, соответственно значительная доля сетей среднего напряжения сейчас работает с существенной недокомпенсацией. Это ведет к исчезновению всех положительных свойств сетей с компенсированной нейтралью. Отметим дополнительно, что дугогасящий реактор компенсирует только составляющую промышленной частоты тока однофазного замыкания. При наличии в сети источников высших гармоник последние могут содержаться в токе замыкания и в некоторых случаях даже усиливаться.

Применение режима с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, в таких странах, как Финляндия, Швеция, отличается от российского. В этих странах он применяется в сетях с воздушными линиями, где его применение наиболее эффективно. Кроме того, в этих странах существует значительное сопротивление грунта, состоящего в основном из скальных пород, и режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор позволяет обнаруживать однофазные замыкания через значительные переходные сопротивления 3-5 кОм. Применение режима заземления нейтрали через дугогасящий реактор в таких странах, как Германия, Австрия, Швейцария, носит в некоторой степени традиционный характер (выше уже говорилось онемецком инженере – изобретателе этого способа). Тем не менее и в этих странах этот режим заземления нейтрали применяется в основном в сетях с воздушными линиями. В сетях среднего напряжения зарубежных промышленных предприятий используется резистивное заземление нейтрали.

Нейтраль, заземленная через резистор (высокоомный или низкоомный)

Этот режим заземления используется в России очень редко, только в некоторых сетях собственных нужд блочных электростанций и сетях газоперекачивающих компрессорных станций. В то же время, если оценивать мировую практику, то резистивное заземление нейтрали – это наиболее широко применяемый способ (см. табл.4.4).

Таблица 3.12. Способы заземления нейтрали в странах мира

Страна | Принятое напряжение | Способ заземления нейтрали
Изолированная | Через дугогасящий реактор | Через резистор | Глухое
Россия | 6–35 кВ | + | + |  |
Австралия | 11–12 кВ |  |  | + | +
Канада | 4–25 кВ |  |  | + | +
США | 4–25 кВ |  |  | + | +
Испания |  |  | 10–30 кВ | + | +
Италия | 10–20 кВ | + |  |  |
Португалия | 10–30 кВ |  |  | + |
Франция | 12–24 кВ |  |  | + |
Япония | 6,6 кВ | + |  | + |
Германия | 10–20 кВ |  | + |  |
Австрия | 10–30 кВ |  | + |  |
Бельгия | 6,3–17 кВ |  |  | + |
Великобритания | 11 кВ |  |  | + | +
Швейцария | 10–20 кВ |  | + |  |
Финляндия | 20 кВ | + | + |  |

Отсутствие дуговых перенапряжений при однофазных замыканиях и возможность организации селективной релейной защиты являются неоспоримыми преимуществами режима резистивного заземления нейтрали. Именно эти преимущества способствовали широкому распространению такого режима заземления нейтрали в разных странах.

Глухозаземленная нейтраль

Как уже было сказано, в отечественных сетях 6-35 кВ не используется. Этот режим заземления нейтрали широко распространен в США, Канаде, Австралии, Великобритании и связанных с ними странах. Он находит применение в четырехпроводных воздушных сетях среднего напряжения 4-25 кВ. Концепция построения сети заключается в том, чтобы максимально сократить протяженность низковольтных сетей напряжением 120 В. Каждый частный дом питается от собственного понижающего трансформатора 13,8/0,12 кВ, включенного на фазное напряжение. Этот способ заземления нейтрали не используется в сетях, содержащих высоковольтные электродвигатели. Токи однофазного замыкания в этом случае достигают нескольких килоампер, что недопустимо с позиций повреждения статора электродвигателя.

Итак, подводя итог вышесказанному выбор схемы сети и режима нейтрали:

I. В установках до 1000 В.

По технологическим требованиям более удобной является схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью (рис.4.8), т.к. она позволяет получить два рабочих напряжения Uф и Uл.

По условиям безопасности предпочтительнее пользоваться трехфазной трехпроводной сетью с изолированной нейтралью (рис.4.7а) на тех предприятиях, где осуществляется постоянный надзор и контроль за состоянием электроустановок, где обеспечивается высокое качество сопротивления изоляции проводов, своевременно производятся профилактические осмотры и ремонты сети и немедленное устранение возможных замыканий фаз на землю.

В сетях, не находящихся под постоянным надзором и контролем, в тех случаях, когда возможны частые замыкания на землю из-за понижения сопротивления изоляции проводов, необходимо иметь сеть трехфазного тока с заземленной нейтралью (рис. ). Если условия работы неблагоприятны (большая влажность воздуха, наличие в помещении газов и паров, разрушающих изоляцию, низкая квалификация обслуживающего персонала), также предпочитается сеть с заземленной нейтралью.

2. В установках выше 1000 В.

До 35 кВ по техническим требованиям сети должны иметь изолированную нейтраль, свыше 35 кВ – заземленную нейтраль.

По условиям безопасности выбор сети не производится, т. к. эти сети имеют большую протяженность, большое емкостное сопротивление изоляции и одинаково опасным является прикосновение к сети с любым режимом нейтрали.

Тест для самопроверки

1. Человек попал под напряжение:

- UФ < Uh < UЛ ;

- Uh = UЛ;

- Uh = UФ;

- Uh = 0.

2. Механические повреждения тела человека от электрического тока выражаются в:

- разрыве сухожилий;

- ожоге глаз;

- разрыве кожи

-разрыве кровеносных сосудов;

- переломах костей

3. Тросовый молниеотвод представляет собой трос:

- проложенный в земле вокруг защищаемого объекта;

- в земле рядом с защищаемый объектом;

- натянутый на двух опорах над защищаемым объектом;

- намотанный на стрежень.

4. Человек попал под напряжение:

- UФ < Uh < UЛ ;

- Uh = UЛ;

- Uh = UФ;

- Uh = 0.

5. Человек попал под напряжение:

- UФ < Uh < UЛ ;

- Uh = UЛ;

- Uh = UФ;

- Uh = 0.

6. Пути тока в человеке, представляющие наибольшую опасность:

- нога-нога;

- рука-рука;

- голова-ноги;

- голова-руки;

- левая рука-нога.

7. Сопротивление тела человека резко падает при:

- увлажнении кожи пальцев;

- порезах кожи пальцев;

- запотевании рук;

- загрязнении кожи токопроводящей пылью;

- одевании перчаток.

8. При какой электрической травме человек теряет сознание:

- электрический ожог;

- электроофтальмия;

- металлизация кожи;

- электрическом шоке;

- электрическом ударе.

9. Путь тока в человеке, представляющий наименьшую опасность:

- нога-нога ;

- голова-ноги;

- голова-руки;

- рука-рука.

10. Напряжение шага зависит от:

- величины напряжения сети;

- сопротивления тела человека;

- расстояния от точки замыкания фазы на землю;

- величины шага человека.

### 3.4 Пожарная безопасность

Согласно стандартному определению пожар – это неконтролируемое горение вне специального очага, развивающееся во времени и пространстве, опасное для людей и наносящее материальный ущерб.

3.4.1 Основные понятия, термины и определения

Пожарная безопасность – состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров.

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты.

Пожарная профилактика – комплекс мероприятий, необходимый для предупреждения пожара или уменьшения его последствий.

Активная пожарная защита – меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Горение – химическая реакция, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением.

Для горения необходимо наличие горючего вещества, кислорода (окислителя, окислителем может быть не только кислород, но и хлор, фтор, бром и т.д.) и источника тепловой энергии для воспламенения. Источником воспламенения могут быть пламя, электрические искры, раскаленные твердые тела и др.

Различают несколько физических форм горения: вспышка, воспламенение, самовоспламенение и самовозгорание.

Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающиеся образованием сжатых газов. При этом, для продолжения горения, оказывается недостаточно того количества тепла, которое образуется при кратковременном процессе вспышки.

Горючее вещество (материал, смесь) – вещество, способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.

Возгорание – возникновение горения под действием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающиеся появлением пламени.

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствии источника зажигания.

Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Тление – беспламенное горение твердого вещества.

Взрыв – чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающиеся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

Горючесть – способность вещества (материал, смеси) к самостоятельному горению. По горючести вещества и материалы делятся на горючие, трудногорючие и негорючие.

Горючее вещество – вещество (материал, смесь), способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.

Трудногорючее вещество – вещество (материал), способное гореть под воздействием источника зажигания, но не способное к самостоятельному горению после удаления его.

Негорючее вещество – вещество (материал) не способное к горению.

Большинство применяемых в промышленности жидкостей являются пожароопасными. Они горят на воздухе, а при определенных условиях процесс горения сопровождается вскипанием или выбросом горящей жидкости. Пары жидкости с воздухом могут образовать взрывоопасные смеси.

Для обеспечения пожарной безопасности технологического процесса, связанного с обращением жидкостей, необходимо знать их показатели пожарной опасности: температуру вспышки и температуру воспламенения.

Температура вспышки – самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Температура воспламенения – температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения – самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающиеся возникновением пламенного горения.

При горении веществ выделяются продукты разложения веществ, пары, газы, которые являются часто ядовитыми, удушающими, или оказывают другое вредное воздействие на человека. Характеристиками пожароопасности этих веществ являются коэффициент дымообразования и токсичность продуктов горения.

Коэффициент дымообразования Д – величина, характеризующая оптическую плотность дыма, образующегося при сгорании вещества с заданной насыщенностью в объеме помещения.

По дымообразующей способности вещества разделяются на три группы:

1) С малой дымообразующей способностью (Д<50).

2) С умеренной дымообразующей способностью (50<Д<500).

3) С высокой дымообразующей способностью (Д>500).

Определяет дымообразующую способность, регистрируя ослабление освещенностей при прохождении светового луча через задымленное пространство.

По токсичности продукты горения делятся на 4 группы.

1. Чрезвычайно опасные - с показателем токсичности до 13 г/м3 .

2. Высоко опасные – с показателем токсичности до 40 г/м3 .

3. Умерено опасные – с показателем токсичности до 120 г/м3.

4. Мало опасные – с показателем токсичности больше 120 г/м3.

Классификация пожаров

В соответствии с Техническим регламентов о пожарной безопасности пожары делятся на следующие классы.

Класс А – пожары твердых веществ, в основном органического происхождения, горение которых сопровождается тлением (древесина, текстиль, бумага, уголь) и не сопровождается тлением (пластмасса).

Класс В – пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ, нерастворимых в воде (бензин, эфир, нефтепродукты), растворимых в воде (спирт, метанол, глицерин).

Класс С – пожары газов.

Класс Д – пожары металлов и их сплавов.

Класс Е – пожары, связанные с горением электрических установок.

Класс F - пожары радиоактивных веществ.

Классификация необходима для выбора установок пожаротушения и первичных средств пожаротушения. В паспорте каждого огнетушителя указывается класс пожара.

Классификация производств по пожарной опасности.

В основе нормативной классификации производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной безопасности лежат сравнительные данные, определяющие вероятность возникновения пожара или взрыва в зависимости от свойства и состояния веществ и материалов, обращающихся в производстве (таблица 3.13).

Все производства по степени взрыво - и пожарной опасности подразделяются на шесть категорий:

Категория А - особо взрыво - и пожароопасная категория. К ней отнесены производства, связанные с применением веществ, способных взрываться и гореть при вэаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; горючих газов, нижний предел воспламенения которых составляет 10% и менее, жидкостей с температурой вспышки паров до 28°С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси, превышающие 5% объема помещения (ацетон - 18°С, толуол - 4°С, растворитель № 646 - 9°С, растворитель № 648 - 13°С). К данной категории относятся нефтеперабатывающие заводы, химические заводы, трубопроводы, склады нефтепродуктов.

К категории Б относятся производства, связанные с обращением горючих газов, нижний предел воспламенения которых более 10% к общему объему; жидкостей с температурой вспышки от 28° до 61°С включительно; жидкостей, нагреваемых в условиях производства до температуры вспышки и выше; горючих пылей и волокон, нижний предел взрываемости которых 65г/м3 и менее, при условии, что указанные газы, пыли и жидкости могут образовывать взрывоопасные объемы, превышающие 5% объема помещения. К данной категории относятся цехи приготовления угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, выбойные и размольные отделения мельниц.

К категории В относятся производства, связанные с применением жидкостей с температурой вспышки паров выше 61°С, горючих пылей и волокон, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м3; веществ, способных гореть при контакте с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердых горючих материалов. К данной категории относятся лесопильные, деревообрабатывающие, модельные, столярные цехи, склады древесных материалов-

Категория Г включает производства, связанные с применением негорючих веществ и материалов, находящихся в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; твердых, жидких и газообразных веществ, сжигаемых или используемых в качестве топлива. Это - литейные, кузнечные, сборочно-сварочные цехи, котельные на жидком и газообразном топливе.

Категория Д включает производства, связанные с применением негорючих веществ и материалов, находящихся в холодном состоянии: слесарные, механические цехи, склады несгораемых материалов (без наличия сгораемых материалов) - чугунная чушка, арматура, столь и т.д.

В зависимости от категории производств к объектам предъявляются различные противопожарные требования. Производственные здания и сооружения в соответствии с нормами технологического проектирования подразделяются на пять категорий огнестойкости, они должны отвечать требованиям огнестойкости, т.е. фактическая степень огнестойкости здания должна быть больше требуемой.

В зависимости от степени горючести вещества делятся на сгораемые, трудносгораемые и несгораемые.

3.4.2. Пожарная опасность технологических процессов и меры профилактики

На промышленных предприятиях пожарную опасность представляют хранение, обработка и транспортировка различных горючих материалов (топливо, смазочные масла, битумы, лаки, краски, растворители, бумага и др.).

Особую опасность в отношении взрыва и пожара представляют химические и нефтеперерабатывающие производства, газосварочные и электросварочные установки, котельные и пр.

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г и Д.

Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий определяются для наиболее неблагополучного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с таблицей:

Таблица 3.13.

Категория помещения | Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся в помещении)
А взрывопожароопасная | Горючие газы (ГГ), легковоспламеняющиеся взрывопожароопасная жидкости (ЛВЖ) с температурой вспышки не более 28 0С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б взрывопожароопасная | Горючие пыли или волокна, ЛВЖ взрывопожаро- опасная с температурой вспышки более 28 oС, горючие жидкости (ГЖ) в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 пожароопасные | ГЖ и трудногорючие жидкости, твердые пожароопасные горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г | ГНегорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; ГГ, ГЖ и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

В электроустановках причины пожаров и взрывов могут быть электрического и неэлектрического характера.

Причинами электрического характера являются:

а) искрение в электрических аппаратах и машинах, а также искрение в результате электростатических разрядов и ударов молнии;

б) токи коротких замыканий и токовые перегрузки проводников, вызывающие их перегрев до высоких температур, что может привести к воспламенению их изоляции;

в) неудовлетворительные контакты в местах соединения проводов, когда вследствие большого переходного сопротивления при протекании электрического тока выделяется значительное количество тепла и резко повышается температура контактов;

г) электрическая дуга, возникающая между контактами коммутационных аппаратов, а также при дуговой электросварке;

д) перегрузка и неисправность обмоток электрических машин и трансформаторов при отсутствии надежной защиты.

К причинам пожаров и взрывов неэлектрического характера можно отнести:

а) неосторожное обращение с огнем при проведении газосварочных работ;

б) неправильное обращение с газосварочной аппаратурой, с паяльными лампами т.д.;

в) неисправность электронагревательных приборов;

г) неисправность производственного оборудования (перегрев подшипников и т.п.), нарушение производственного технологического процесса, в результате чего возможно выделение в воздушную среду горючих газов, паров, пыли;

д) курение в пожароопасных и взрывоопасных помещениях и установках;

е) самовозгорание некоторых материалов.

Тест для самопроверки

1. Опасные факторы пожара:

- выделение двуокиси углерода;

- открытый огонь;

- пониженное содержание кислорода;

- потеря видимости вследствие задымления.

2. Виды пожарной охраны:

- государственная;

- муниципальная;

- ведомственная;

- частная;

- добровольная.

3 Кто несет ответственность за соблюдение пожарной безопасности в организации:

- руководитель организации;

-инженер по технике безопасности;

- инженер по пожарной безопасности;

- лицо ответственное за пожарную безопасность в каждом подразделении.

4 Ответственность за нарушение требований пожарной безопасности:

- дисциплинарная;

- материальная;

- уголовная;

- административная

5 Практические учения по эвакуации людей при пожаре должны проводиться не реже:

- одного раза в полгода;

- одного раза в год;

- одного раза в 18 месяцев;

- одного раза в 2 года.

6. Инструкция по эвакуации при пожаре должна быть разработана на объекте с массовым пребыванием людей:

- 50 человек и более;

- 100 человек и более;

- 150 человек и более;

- 200 человек.

7. Инструктаж по пожарной безопасности подразделяется на:

- вводный:

-текущий;

- внеплановый;

- целевой.

8. Пожарный щит должен быть из расчета 1щит на :

-- 300 м. кв; + 500 м. кв; --700 м.кв; 1000м. кв.

9. Антипирины это:

- огнезащитные пропитки;

- огнезащитные покрытия;

- огнетушащие пены;

- инертные разбавители.