Влияние на организм человека электромагнитных полей лазерного и ультрафиолетового излучения. 2

Введение

С излучением (радиацией) человечество познакомилось в 1895г. когда немецкий физик Рентген обнаружил лучи высокой проникающей способности, возникающие при бомбардировке  металлов энергетическими электронами, в 1896г. Беккель обнаружил естественную радиоактивность солей урана.

Нельзя говорить о том  положительном, что внесло в нашу жизнь проникновение в структуру  ядра и всплеск таившихся там  сил. Как сильнодействующее средство огромного масштаба, радиоактивность  вошла в среду обитания человека, которую к благотворным не отнести. Появились пострадавшие от ионизирующей радиации, а сама она стала как  опасность приводящая среду обитания человека непригодной для дальнейшего  существования. Причина не только в  тех разрушениях, которые производит радиация, оно не воспринимается нами органолептически: ни один из органов  чувств человека не предупредит его  о сближении с источником радиации. Человек может находиться в поле смертельно-опасного для него излучения  и совсем ничего не чувствовать.

Влияние на организм человека электромагнитных полей лазерного  и ультрафиолетового излучения.

Источниками электромагнитных полей  могут быть различные электроустановки переменного тока, в том числе  воздушные линии и открытые распределительные  устройства сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше) промышленной частоты.

Токи радиочастот используются в промышленной электротермии - термическая  обработка материалов (плавка, ковка, закалка, пайка металлов, а также  сушка, склеивание неметаллов).

Применению электротермии в  производстве способствует экономичность, отсутствие загрязненностей и вредных  выделений. Однако электромагнитные излучения, воздействуя на организм человека в  дозах, превышающих допустимые, могут  явиться причиной профессиональных заболеваний.

Медицинскими исследованиями установлено, что длительное воздействие переменного  электромагнитного поля на организм человека вызывает нарушение деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем. Оно проявляется в быстром  утомлении человека, снижении точности движений во время работы, появлении  головной боли и болей в области  сердца. ВЧ и СВЧ (от 0,1 до 300000 МГц) излучения  опасны для глаз, они могут вызвать  помутнение хрусталика (катаракту) и  потерю зрения.

Опасность облучения человека электромагнитным полем радиочастот можно оценить  поглощенной энергией в Ваттах, которая  зависит от плотности потока энергии  и поглощающей поверхности тела человека.

Поглощаемая тканями энергия электромагнитного  поля превращается в тепловую энергию, что может привести к перегреву  тканей и органов человека, особенно со слабовыраженной терморегуляцией (мозг, глаза, почки). Возникает также  поляризация макромолекул тканей и  ориентация их параллельно электрическим  силовым линиям, что может привести к изменениям их свойств.

В табл. 1 приведен спектр электромагнитных излучений.

Таблица 1 - Электромагнитные излучения (частоты, и длины волн)

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) составляет меньшую часть спектра неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) и занимают промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением с длиной волны 200…400нм. По биологическому эффекту выделяют три области УФИ: УФА – с длиной волны 400…280нм (обладает слабым биологическим действием); УФБ – с длиной волны 315…280нм (обладает выраженным загарным и противорахитическим действием); УФС – с длиной волны 280…200нм (эффективно действует на тканевые белки и липиды, обладая бактерицидным действием – убивающим микроорганизмы).

УФИ, составляющее 5% от плотности  потока солнечного излучения оказывает  стимулирующее действие на организм. УФО может понижать чувствительность организма к вредным воздействиям из за усиления окислительных процессов в организме и быстрого выведения шлаков. Под воздействием УФИ оптимальной плотности наблюдали быстрое выведение из организма марганца, ртути, свинца; такие дозы УФИ активизируют деятельность сердца и дыхания, обмен веществ, улучшает кроветворение.

Недостаток солнечного света  является следствием рахита, ослабление иммунитета, расстройство нервной системы. УФО малыми дозами нормализует артериальное давление, снижает уровень холестерина  на стенках сосудов, нормализует  все виды обмена веществ, снижает  число простудных заболеваний, увеличивает  работоспособность.

Для профилактики ультрафиолетового  дефицита используют солярии, свето-воздушные  ванны и т.д.

УФИ искусственных источников (электросварочных дуг, плазмотронов) могут быть причиной острых и хронических  профессиональных заболеваний. В первую очередь страдают глаза – роговица и слизистая оболочка. Поражение  глаз сопровождается острым конъюнктивитом или кераконъюнктивитом. Заболевание проявляется ощущением инородного тела, песка в глазах, светобоязнью, слезотечением. Может быть эритема ( покраснение кожи лица и век). К хроническим заболеваниям относят хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту. Роговица глаза более чувствительна к излучению волны длинной 270…280нм; большое воздействие на хрусталик оказывает излучение 295…320нм. Не исключено поражающее действие на сетчатку.

Кожные поражения протекают  в форме острых дерматитов с покраснением, иногда отеков и образованием пузырей. Может быть озноб повышение температуры  тела, головные боли. После интенсивного УФО на коже может быть гиперпигментация и шелушение. Длительное воздействие  УФИ может привести к атрофии (отмиранию) эпидермиса и злокачественным новообразованиям мелономы и т.д.

В комбинации с химическими  веществами УФИ приводит к повышенной чувствительности организма к свету, это проявляется в виде экземы на коже, сыпи, ожогов. Дозы регулярного УФО могут привести к канцерогенному эффекту – канцер от латинского – враг.

Меры защиты: защитные экраны средства индивидуальной защиты кожи и глаз.

Лазер (оптический квантовый генератор-генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании стимулированного излучения).

Лазер, как техническое  устройство, состоит из трех основных элементов: активной среды, системы  накачки и резонатора. От характера  активной среды лазеры делятся на твердотелые, газовые, химические, полупроводниковые, лазеры на красителях и т.д. В качестве резонатора используются плоскопараллельные зеркала с высоким коэффициентом  отражения, между которыми находится  активная среда. Накачка, т .е. перевод  атомов активной среды на верхний  уровень обеспечивается мощным источником света, или электрическим зарядом.

По степени  опасности лазерных излучений для  обслуживания персонала лазеры делятся на 4 класса:

класс I (безопасные) — выходное излучение не опасно для глаз;

класс II (малоопасные) — опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение;

класс III (среднеопасные — опасно для глаз прямое, зеркально, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) для кожи прямое или зеркально отраженное излучение;

класс IV (высокоопасные) — опасно для кожи диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

В качестве критериев при  оценке степени опасности лазерного  излучения принято величина мощности (энергии), длина волны, длительность импульса и экспозиции (выдержки).

Лазеры применяются в  науке, технике, связи, медицине, биологии и т.д. Расширение сферы их использования  увеличивает число лиц, подвергающихся воздействию лазерного излучения. Существует два неблагоприятных  производственных фактора, воздействующих на персонал: основной и сопутствующий. К основным факторам относятся прямое, зеркально и диффузно отраженное и рассеянное излучение. К сопутствующим относятся физические и химические факторы, которые могут усиливать неблагоприятное действие излучения на организм.

Работа лазерных установок  сопровождается шумом, возникающим  в результате перехода световой энергии  в механическую в месте соприкосновения  луча с обрабатываемой поверхностью или за счет работы механических затворов лазерных установок.

Действие лазеров на организм зависит от мощности излучения на единицу облучаемой поверхности, длины  волн, длительности импульса, частоты  импульсов, времени облучения, площади  облучаемой поверхности, локализации  воздействия и анатомо-физиологических  особенностей облучаемых объектов.

Энергия излучения лазеров  в биологических тканях, органах  может вызвать первичные органические изменения и не специфические  изменения функционального характера (вторичные эффекты) при этом наблюдается  сочетанное термическое и механическое действие.

При применении лазеров большей  мощности возросла опасность случайного повреждения не только органа зрения, но и кожи и даже внутренних органов. Характер повреждений может быть от легкого покраснения до ожогов и некроза (омертвление тканей). Действие лазерных излучений может вызвать  в организме нарушение центральной  нервной системы сердечнососудистой, эндокринной.

При использовании лазеров 2-3 классов  для исключения облучения  персонала необходимы ограждения лазерной зоны (экраны пучка излучения).

Лазеры 4 класса опасности  размещают в отдельных изолированных  помещениях с дистанционным управлением.

В индивидуальным средствам  защиты относятся специальные огни, щитки, маски. Персонал один раз в  год должен проходить медосмотры (терапевт, невропатолог, окулист).

Радиационную опасность  для людей и всей окружающей среды  связана с появлением ионизирующих излучений (ИИ), источником которых  являются искусственные радиоактивные  химические элементы (радионуклиды), которые  образуются в ядерных реакторах  или при ядерном взрыве. Нуклиды  попадают в окружающую среду в  результате аварий на АЭС.

Ионизирующие  излучения – излучения которые ионизируют окружающую среду. При авариях реакторов образуются α⁺ β^+- частицы и γ – излучение. При ядерном взрыве образуются нейтроны - n°, ретгеновское и γ – излучения, обладающие высокой проникающей и ионизирующей способностью (гамма лучи в воздухе распространяются до 100 метров и создают 2-3 пары ионов за счет фотоэффекта на 1 см пути в воздухе. Как источники внешнего облучения они создают основную опасность. Чтобы ослабить γ – излучение, нужны значительные толщи материалов для безопасности живых существ.

Β – частицы краткобежны  в воздухе, а в биологическую  ткань проникают до нескольких миллиметров. Их ионизирующая способность в воздухе 100-300пар ионов на 1см пути. Эти  частицы действуют на кожу с расстояния и контактным путем (при загрязнении  тела, одежды), вызывая «лучевые ожоги». При проникновении внутрь организма  очень опасно.

Α – частицы (ядра гелия) краткобежны в воздухе (до 11см), а  в биоткани до 0,1мм. Они имеют большую  ионизирующую способность (до 65000 пар  ионов на см пути в воздехе). Они  считаются опаснейшими при попадании  в организм с воздухом и пищей. Облучение внутренних органов опаснее  чем наружное облучение.

Ионизирующая способность  α⁺ β^+- частиц будет зависеть от той энергии, с которой они покинули «материнское» ядро. Пройдя через биологическую ткань ИИ ионизирует её – приводит к нарушениям физико-химических и биологических процессов. При ионизировании организма нарушаются обменные процессы, эндокринные, нарушаются функции нервной, иммунной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

При дозах облучения 0,5-1Гр кроветворные органы: красный костный  мозг, селезенка и печень наиболее уязвимы и теряют способность  нормально функционировать, может  развиться лейкоз (белокровие).

Местные поражения характеризуются  лучевыми ожогами кожи и слизистых  оболочек. При сильных ожогах пузыри, и некрозы (отмирание тканей).

Многие радиоактивные  изотопы имеют длительный процесс  полураспада, оставаясь опасными в  течении всего времени своего существования.

Характеристики основных радиоактивных элементов

Таблица 2.

Смертельные поглощенные дозы для  тела:

Голова 20Гр, нижняя часть живота 50Гр, грудная клетка 100Гр, конечности 200Гр.

При облучении дозами, в 100-1000 раз  превышающую смертельную дозу, человек  погибает во время облучения.

В зависимости от типа ионизирующего  излучения (ИИ) могут быть разные меры защиты: уменьшение времени облучения, увеличение расстояние до источников (ИИ), ограждения источников (ИИ), герметизация, оборудование защитных средств, организация  дозиметрического контроля, меры гигиены  и санитарии.

В России применяется метод защиты населения нормированием. Разработанные нормы радиационной безопасности имеют три категории облучаемых лиц:

А) лица, постоянно работающие с  источниками (ИИ);

Б) лица, не занятые на работе с  источниками (ИИ), но проживание или  размещение рабочих мест, которые  могут подвергаться воздействию (ИИ);

В) все население.

Предельно допустимые дозы – наибольшее значение эквивалентной дозы за год, которая при воздействии в течение 50 лет не вызовет ухудшения состояния здоровья персонала, обнаруживаемых современными методами.

Каждый житель Земли (категория  В) на протяжении своей жизни ежегодно облучается дозой 250-400мбэр. Эта доза складывается из природных и искусственных  источников (ИИ).

Природные источники дают суммарную  годовую дозу 200мбэр. Искусственные  источники добавляют ежегодную  эквивалентную дозу облучения в 150-200мбэр (медицинские исследования 100-150мбэр, просмотр телевизора 1-3мбэр, последствия испытания ядерного оружия-3мбэр и др.).

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предельно допустимая (безопасная) эквивалентная доза облучения составляет 35бэр ( на протяжении 70 лет жизни человека.

Защита от ионизирующих излучений

Ниже предлагаются рекомендации общего характера по защите от ионизирующего  излучения разного типа.

От альфа-лучей можно защититься путём:

• увеличения расстояния до ИИИ, т.к. альфа-частицы имеют небольшой пробег;
• использования спецодежды и спецобуви, т.к. проникающая способность альфа-частиц невысока;
• исключения попадания источников альфа-частиц с пищей, водой, воздухом и через слизистые оболочки, т.е. применение противогазов, масок, очков и т.п.

В качестве защиты от бета-излучения  используют:

• ограждения (экраны), с учётом того, что лист алюминия толщиной несколько миллиметров полностью поглощает поток бета-частиц;
• методы и способы, исключающие попадание источников бета-излучения внутрь организма.

Защиту от рентгеновского излучения  и гамма-излучения необходимо организовывать с учётом того, что эти виды излучения  отличаются большой проникающей  способностью. Наиболее эффективны следующие  мероприятия (как правило, используемые в комплексе):

• увеличение расстояния до источника излучения;
• сокращение времени пребывания в опасной зоне;
• экранирование источника излучения материалами с большой плотностью (свинец, железо, бетон и др.);
• использование защитных сооружений (противорадиационных укрытий, подвалов и т.п.) для населения;
• использование индивидуальных средств защиты органов дыхания, кожных покровов и слизистых оболочек;
• дозиметрический контроль внешней среды и продуктов питания.

При использовании различного рода защитных сооружений следует учитывать, что мощность экспозиционной дозы ионизирующего  излучения снижается в соответствии с величиной коэффициента ослабления (К_осл). Некоторые величины К_осл приведены в табл. 5.

Для населения страны, в случае объявления радиационной опасности  существуют следующие рекомендации.

• УКРЫТЬСЯ В ЖИЛЫХ ДОМАХ. Важно знать, что стены деревянного дома ослабляют ионизирующее излучение в 2 раза, а кирпичного - в 10 раз. Погреба и подвалы домов ослабляют дозу излучения от 7 до 100 и более раз (табл. 6).
• ПРИНЯТЬ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПРОНИКНОВЕНИЯ В КВАРТИРУ (ДОМ) РАДИАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С ВОЗДУХОМ: 
  закрыть форточки, уплотнить рамы и дверные проёмы.
• СДЕЛАТЬ ЗАПАС ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ: набрать воду в закрытые ёмкости, подготовить простейшие средства санитарного назначения (например, мыльные растворы для обработки рук), перекрыть краны.
• ПРОВЕСТИ ЭКСТРЕННУЮ ЙОДНУЮ ПРОФИЛАКТИКУ (как можно раньше, но только после специального оповещения!). Йодная профилактика заключается в приёме препаратов стабильного йода: йодистого калия или водно-спиртового раствора йода. При этом достигается 100%-ная степень защиты от накопления радиоактивного йода в щитовидной железе. Водно-спиртовой раствор йода следует принимать после еды 3 раза в день в течение 7 суток:

- детям до 2 лет - по 1-2 капли  5%-ной настойки на 100 мл молока  или питательной смеси;

- детям старше 2 лет и  взрослым - по 3-5 капель на стакан  молока или воды.

Наносить на поверхность кистей рук настойку йода в виде сетки 1 раз в день в течение 7 суток.

Средние значения коэффициента ослабления дозы радиации

Таблица 3

Начать готовиться к  возможной эвакуации

Подготовить документы и деньги, предметы, первой необходимости, упаковать  лекарства, минимум белья и одежды. Собрать запас консервированных продуктов. Все вещи следует упаковать  в полиэтиленовые мешки.

Постараться выполнить  следующие правила:

• принимать консервированные продукты;
• не пить воду из открытых источников;
• избегать длительных передвижений по загрязненной территории, особенно по пыльной дороге или траве, не ходить в лес, не купаться;
• входя в помещение с улицы, снимать обувь и верхнюю одежду.

В случае передвижения по открытой местности используйте подручные  средства защиты:

• органов дыхания: прикрыть рот и нос смоченными водой марлевой повязкой, носовым платком, полотенцем или любой частью одежды;
• кожи и волосяного покрова: прикрыть любыми предметами одежды, головными уборами, косынками, накидками, перчатками.

Нормы радиационной безопасности (НРБ-99).

Радиационная  безопасность регламентируется помимо Закона «О радиационной Безопасности» - НРБ-99.

Основные положения  НРБ-99 сводятся к следующим.

1. Требования НРБ-99 распространяются на следующие виды воздействия ИИ на человека:

а) облучение  персонала и населения в условиях радиационной аварии;

б) облучение  персонала и населения в условиях нормальной эксплуатации техногенных  источников ИИ;

в) облучение  работников предприятий и населения  природными источниками ИИ;

г) медицинское  облучение населения.

Требования НРБ сформулированы для каждого вида облучения. 

Требования НРБ  не распространяются на источники ИИ, создающие годовую эффективную  дозу не более 10 мкЗв (1 мбэр) и коллективную годовую дозу не более 1 чел - Зв при  любых условиях их использования, а  также на космическое излучение  на поверхности земли и облучение, создаваемое содержащимися в  организме человека калием-40, на которые  практически невозможно влиять. Освобождаются  автоматически от регламентации  следующие источники: генераторы излучений, разрешённые органами Госсанэпиднадзора  без радиационного контроля; генераторы, мощность которых в условиях нормальной эксплуатации создаёт мощность эквивалентной  дозы в любой точке на расстоянии 0,1 м от любой доступной поверхности  аппаратуры не превышает 1,0мкЗв/ч (0,1 мбэр/ч); генераторы излучения, максимальная энергия которых не превышает 5 кэВ; радиоактивные вещества, удельная или суммарная активность которых меньше установленных норм ( приводятся в специальном приложении НРБ).

Устанавливаются ряд терминов и определений. Основные дозиметрические величины и еденицы  их измерения приведены в таблице 

2. Установлен нижний предел радиоактивного загрязнения.

Под ним понимается присутствие РВ техногенного происхождения  на поверхности или внутри материала  или тела человека, в воздухе или  в др. месте, которые  может привести к облучению в индивидуальной дозе более 10 мкЗв/год (1 мбэр/год).