Характеристика
інфрачервоних випромінювань. Вплив ІЧ випромінювань на людину
До випромінювань оптичного діапазону відносять
електромагнітні поля інфрачервоного (ІЧ) та ультрафіолетового (УФ) діапазону,
створювані різними джерелами, у тому числі і випромінювання оптичних квантових
генераторів (ОКГ) – лазерні випромінювання (ЛВ).
Характеристика ІЧ випромінювань. Інфрачервоне
випромінювання (теплове) виникає скрізь, де температура вище абсолютного нуля,
і є функцією теплового стану джерела випромінювання. Більшість виробничих
процесів супроводжується виділенням тепла, тепло виділяється виробничим
устаткуванням і матеріалами. Нагріті тіла віддають своє тепло менш нагрітим
трьома способами: теплопровідністю, тепловипромінюванням, конвекцією.
Промениста енергія, проходячи простір від нагрітого тіла до менш нагрітого,
переходить у теплову енергію в поверхневих шарах тіла, що опромінюється. У
результаті підвищується температура тіла людини, конструкцій приміщень,
устаткування.
Джерела ІЧ випромінювання поділяються на природні (природна
радіація сонця, неба) і штучні – будь-які поверхні, температура яких
вища порівняно з поверхнями, що
опромінюються. Для людини це все
поверхні t > 36-37C.
По фізичній
природі ІЧ випромінювання являє собою потік
матеріальних часток, яким
притаманні квантові і хвильові властивості. ІЧ випромінювання охоплює область
спектра з довжиною хвилі 0.78-540 мкм.
Вплив ІЧ випромінювань на людину
ІЧ випромінювання чинять на організм в основному
тепловий вплив. Ефект дії ІЧ випромінювання залежить від довжини хвилі, що
обумовлює глибину його проникнення. У зв'язку з цим діапазон ІЧ випромінювань
розбитий на три області А(=0.76-1.4
мкм), В(=1.4-3.0 мкм)
і С(>3 мкм).
Перша область (А) має велику
проникність через шкіру і позначається як короткохвильова. В і С відносять до
довгохвильових ІЧ. Дія ІЧ випромінювань при поглинанні їх шарами шкіри
зводиться до нагрівання її. При цьому збільшується обмін речовин, збільшується
вміст натрію і фосфору в крові, зменшується число лейкоцитів, відбувається
поляризація шкіри людини. ІЧ випромінювання впливає на стан центральної
нервової системи, приводить до змін у серцево-судинній системі, учащається
пульс і дихання, підвищується температура тіла, підсилюється потовиділення. ІЧ
випромінювання діють на слизову оболонку очей, кришталик і можуть привести до
патологічних змін в очах: помутніння рогівки і кришталика, кон’юнктивіту, опіку
сітківки. Найбільш тяжкі ураження зумовлюються короткими ІЧ випромінюваннями.
При інтенсивному впливі цих випромінювань на непокриту голову може статися так
званий сонячний удар – головний біль, запаморочення, частішання пульсу і дихання,
непритомність, порушення координації рухів, ураження мозкових тканин аж до
менінгіту й енцефаліту.
При тривалому перебуванні в зоні ІЧ випромінювань
відбувається порушення теплового балансу в організмі. Порушується робота
терморегулюючого апарату, підсилюється діяльність серцево-судинної і дихальної
систем, підсилюється потовиділення, відбувається втрата потрібних організму
солей. Втрата організмом солей позбавляє кров здатності утримувати воду, що
приводить до швидкого виділення з організму знову випитої рідини. Порушення
теплового балансу викликає захворювання, що називається гіпотермією.
Температура в цьому випадку може досягати 400 (температура живої
людини 26-430С) із запамороченнями, частішанням пульсу і дихання,
втратою свідомості, зміною зорового відчуття. При систематичних перегріваннях
підвищується сприйнятливість до застуд. Спостерігається зниження уваги,
підвищується стомлюваність, знижується продуктивність праці.
8.4. Нормування і захист від ІЧ випромінювань
Інтенсивність ІЧ радіації необхідно
вимірювати на робочих місцях чи у робочій зоні поблизу джерела випромінювання.
Нормування ІЧ випромінювань здійснюється згідно санітарних норм ДСН
3.3.6.042-99, ДСТ - 12.4.123-83. Припустима тривалість
дії ІЧ на людину наведено у таблиці 11.
Припустима тривалість дії на людину теплової радіації
|
Теплова радіація, Вт/м2
|
Тривалість дії радіації, с
|
|
280 – 560 (слабка)
|
Довготривало
|
|
560 – 1050 (помірна)
|
180 – 300
|
|
1050 – 1600 (середня)
|
40 – 60
|
|
Більше 3500(дуже сильна)
|
2 –5
|
Теплова радіація
560-1050 Вт/м2 є межею, яка переноситися людиною.
Величина опромінюваної площі не повинна перевищувати
25 % поверхні тіла працюючого при обов'язковому використанні індивідуальних
засобів захисту (спецодяг, окуляри, щитки).
Для виміру щільності потоку випромінювання на
робочому місці застосовують актинометр
(алюмінієва пластина, що має в шаховому порядку почорніння; термопари,
приєднані до гальванометра). Для визначення спектральної інтенсивності
випромінювань застосовують інфрачервоні спектрометри (ІЧС-10).
Способи захисту від ІЧ випромінювань наступні:
1
– захист часом;
2
– захист відстанню;
3
– усунення джерела тепловиділень;
4
– теплоізоляція;
5
– екранування й охолодження гарячих
поверхонь; 6 – індивідуальні засоби захисту.
Теплова ізоляція є найефективнішим і найбільш
економічним заходом щодо зменшення ІЧ випромінювання, запобіганню опіків,
скороченню витрат палива. Згідно діючих СН температура нагрітих поверхонь
устаткування та огороджень не повинна перевищувати 450 С.
Застосовують також внутрішню теплоізоляцію – футеровку для зниження температур
робочих поверхонь конструкцій і устаткування.
В залежності від
принципу дії теплозахисні засоби поділяються на:
¨
тепловідбивні
–
металеві листи (сталь, залізо, алюміній, цинк, поліровані або покриті білою
фарбою тощо) одинарні або подвійні; загартоване скло з плівковим покриттям;
металізовані тканини; склотканини; плівковий матеріал та ін.;
¨
тепловбираючі
–
сталеві або алюмінієві листи або коробки з теплоізоляцією з азбестового
картону, шамотної цегли та інших теплоізоляторів; сталева сітка (одинарна або
подвійна з загартованим силікатним склом); загартоване силікатне органічне скло
та ін.;
¨
тепловідвідні
–
екрани водоохолоджувальні (з металевого листа або сітки з водою, що стікає),
водяні завіси та ін.; комбіновані.
В залежності від особливостей технологічних процесів
застосовують прозорі і напівпрозорі екрани.
Для зниження інтенсивності випромінювань від
зовнішніх поверхонь застосовується водяне охолодження. Недолік методу –
небезпека вибуху
паротворення при
контакті води з рідким металом і нагрітими матеріалами.
При неможливості технічними засобами забезпечити
допустимі гігієнічні нормативи опромінення на робочих місцях використовуються
засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) – спецодяг, спецвзуття, ЗІЗ для захисту
голови, очей, обличчя, рук.
В залежності від
призначення передбачаються такі ЗІЗ:
• для постійної роботи в гарячих цехах –
спецодяг (костюм чоловічий повстяний), а при ремонті гарячих печей та агрегатів
— автономна система індивідуального охолодження в комплекті з повстяним
костюмом;
• при аварійних роботах –
тепловідбиваючий комплект з металізованої тканини;
• для захисту ніг від теплового
випромінення, іскор і бризок розплавленого металу та контакту з нагрітими
поверхнями – взуття шкіряне спеціальне для працюючих в гарячих цехах;
• для захисту рук від опіків –
вачеги, рукавиці суконні, брезентові, комбіновані з надолонниками з шкіри та
спилку;
• для захисту голови від теплових опромінень,
іскор та бризок металу – повстяний капелюх, захисна каска з
підшоломником, каски текстолітові або з полікарбонату;
• для захисту очей та обличчя –
щиток теплозахисний сталевара, з приладнаними для нього захисними окулярами із
світлофільтрами, маски захисні з прозорим екраном, окуляри захисні козиркові з світлофільтрами.
Спецодяг повинен мати захисні властивості, які
виключають можливість нагріву його внутрішніх поверхонь на будь-якій ділянці до
температури 313 К (40° C) у відповідності з спеціальними ДСТами (ГОСТ
12.4.176-89, ГОСТ
12.4.016-87).
У виробничих приміщеннях, в яких на робочих місцях
неможливо встановити регламентовані інтенсивності теплового опромінення
працюючих, використовуються обдування, душ, водоповітряний душ і т. ін.
При тепловому опроміненні від 140 до 350 Вт/м2
необхідно збільшувати на постійних робочих місцях швидкість руху повітря на 0,2
м/с за нормовані величини; при тепловому опроміненні, що перевищує 350 Вт/м2,
доцільно застосовувати повітряний душ робочих місць (ДНАОП 0.031.23-82),
охолодження стін, підлоги, стелі, створення оазису, вживати підсолену воду
(водний розчин 0.5% NaCl). Застосовують раціональний питний режим, режим праці,
гідропроцедури.
8.5. Характеристика ультрафіолетових
випромінювань. Вплив УФВ на організм людини
Ультрафіолетові промені в електромагнітному спектрі
розташовуються між тепловою і проникаючою радіацією і носять риси як тієї, так
і іншої. За способом генерації вони відносяться до теплової частини
випромінювання, а по дії на поглинаючі тіла – ближче підходять до проникаючій
радіації, хоча викликають також і тепловий ефект. Іонізуюча радіація при дії на
людину викликає іонізацію, а УФВ викликають цю дію в меншій мірі. Особливістю
УФВ є їх висока сорбційність – їх поглинає більшість тіл.
Спектр УФВ має велику довжину і викликає різні дії. Він розбитий на наступні області:
УФА (390-315 нм, ГДР10
Вт/м2), УФВ (315-280 нм,
ГДР10-2 Вт/м2),
УФС (280-6 нм, ГДР10-3
Вт/м2). Температурні випромінювачі починають створювати УФВ при
температурі 19000 С.
УФВ виникає при роботі радіоламп, ртутних
випрямлячів, експлуатації ОКГ, при обслуговуванні ртутно-кварцових ламп, при
зварювальних роботах.
Інтенсивність УФВ і його спектральний склад на
робочому місці залежить від температури нагрівача, наявності газів (озону),
пилу і відстані від робочого місця до джерела випромінювання. Пил, газ, дим
поглинають УФВ і змінюють його спектральну характеристику. Повітря практично не
прозоре для < 185 нм
через поглинання УФВ киснем. У зв'язку з тим, що УФВ розсіюються і поглинаються
в запиленому середовищі й у газах, розрахувати рівні УФ випромінювання на
визначеній відстані від джерела складно і їх тільки вимірюють.
УФ радіація викликає зміну складу виробничої
атмосфери. Утворюються озон, оксиди азоту, перекис водню, відбувається
іонізація повітря. Хімічна й іонізуюча дія УФВ обумовлює утворення в атмосфері
ядер конденсації, на яких розсіюється світло й освітленість робочих місць
знижується, утворюються тумани.
Шкідлива дія УФВ на біологічні тканини пов'язана з
поглинанням випромінювання нуклеїнової кислотою і зведеними білками кліток і
протіканням у цих з'єднаннях світлохімічних реакцій. Відбувається часткова
загибель клітин шкіри, прискорена їх поліферація, зміна форми і розміру. УФВ
діють як подразник, що діє на нервові закінчення шкіри і викликає зміни в
організмі, викликає дерматити, екземи, набряклість. Має місце також утворення
ракових пухлин при довжині хвилі 280-303 нм. Разом з цим УФВ впливають на центральну нервову
систему, в результаті виникають загальнотоксичні симптоми –
головний біль, підвищення температури, стомленість, нервове порушення.
Ступінь ураження шкіри УФВ залежить від кількості
поглиненої енергії. Для появи ледь помітного почервоніння шкіри достатній потік
енергії 30 Дж/см2 (в окремих випадках 8 Дж/см2). Для
характеристики біологічної дії
УФВ користаються визначенням –
мінімальної еритемної дози (МЕД) – найменшої енергетичної дози
опромінення, яка приводить через 8 годин до почервоніння шкіряного покриву
(еритеми), що зникає на наступну добу. Рівномірне випромінювання з довжиною
хвилі 296,7 нм і щільністю потоку 20 мВт/м2 (супроводжується різко
вираженим почервонінням шкіри з больовим відчуттям). Максимальний ефект
приходиться на випромінювання з довжиною хвилі 260 нм. При <290 нм УФВ поглинається
шкірою цілком. Багаторазове, триваюче роками УФ опромінення прискорює старіння
шкіри і збільшує ймовірність розвитку раку шкіри.
Велику небезпеку створюють УФВ для органів зору. УФВ
поглинається в основному рогівкою і кон’юктивою.
Разом з негативною дією УФВ має доброчинну дію на
людину за рахунок протікання фотохімічних реакцій, має бактерицидну дію, тобто
УФВ має терапевтичну і тонізуючу дію. Згідно СН там, де недостатній рівень УФВ
(при використанні тільки штучного освітлення; в умовах Заполяр’я),
використовують разом із загальним освітленням і ультрафіолетове освітлення
спеціальними еритемними лампами. Для лікувального опромінення УФВ
використовують також і спеціальні світлолікувальні кабінети –
фотарії.
8.6. Нормування і захист від УФВ
Нормування ультрафіолетового випромінювання у
виробничих приміщеннях здійснюють згідно з санітарними нормами СН 4557-88
(ДНАОП
0.03-3.17-88).
Допустимі значення густини
ультрафіолетового випромінювання наведені у таблиці 12.
|
Діапазон
ультрафіолетового випромінювання, нм
|
Допустимі значення
густини УФ випромінювання, Вт/м2
|
|
220 - 280 (УФ-С)
|
0,01
|
|
280 - 320 (УФ-В)
|
0,01
|
|
320 - 400 (УФ-А)
|
10,0
|
Захист від УФВ. Захист
від УФВ досягається:
1
– захистом відстанню;
2
– екрануванням робочих місць;
3
– засобами індивідуального захисту;
4
– спеціальним фарбуванням приміщень і
раціональним розташуванням робочих місць.
Найбільш раціональним методом захисту є екранування
джерел випромінювання різними матеріалами і світлофільтрами. Екрани виконуються
у виді щитів, ширм, кабін.
У якості ЗІЗ використовують спецодяг (куртки, брюки,
рукавички, фартухи), із спеціальних тканин, що не пропускають УФВ (льняні,
бавовняні, поплін); захисні окуляри та щитки із світлофільтрами. Для захисту
рук застосовують мазі із вмістом речовин, що служать світлофільтрами (салол,
саліцилово-метиловий ефір).
Стіни і ширми у цехах фарбують у світлі кольори
(сірий, жовтий, блакитний), застосовуючи цинкове чи титанове білило для
поглинання УФВ.
8.7. Характеристика лазерного випромінювання
В даний час лазерна техніка знаходить дуже широке застосування.
Зараз нараховується більше 200 галузей застосування ОКГ. Вони використовуються
в системах передачі інформації, телебаченні, спектроскопії, в електронній та
обчислювальній техніці, при забезпеченні термоядерних процесів, біології,
медицині, у металообробці, металургії, при обробці твердих і надтвердих
матеріалів, при зварювальних роботах, при збиранні мікросхем (зварювання
металевих виводів і напівпровідникових матеріалів). За допомогою лазерного
променю здійснюють проплав багатошарових матеріалів. Використовують ОКГ для
приєднання резисторів, конденсаторів, виготовлення друкованих схем. Широко
використовують ОКГ для одержання мікроотворів у надтвердих матеріалах.
Поряд з унікальними
властивостями (спрямованість і величезна
щільність енергії в промені) і
перевагами перед іншим устаткуванням лазерні установки створюють певну
небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу.
Принцип дії лазерного випромінювання заснований на
використанні змушеного (стимульованого) електромагнітного випромінювання,
одержуваного від робочої речовини в результаті порушення його атомів
електромагнітною енергією зовнішнього джерела. Стимульоване випромінювання має
такі якості:
1 – когерентність (сталість різниці фаз
між коливаннями і монохроматичність — практично ширина смуги випромінювання 2
Гц); 2 – мала розбіжність променя (22" – теоретична, 2' –
практична); 3 – висока щільність потужності (1014 Вт/см2).
Випромінювання лазера з величезною щільністю
потужності руйнує і випаровує матеріали. Одночасно в області падіння лазерного
випромінювання на поверхню матеріалу в ньому створюється світловий тиску сотні
тисяч мегапаскалей (мільйони атмосфер) (лазерний промінь –
потік фотонів, кожний з який має енергію й імпульс сили) до 106 МПа.
При цьому виникає температура до декількох мільйонів градусів К. При
фокусуванні лазерного променя в газі відбувається утворення високотемпературної
плазми, що є джерелом легкого рентгенівського випромінювання (1 нм).
Біологічна дія лазерного випромінювання
Під біологічною ЛВ дією розуміють сукупність
структурних, функціональних і біохімічних змін, що виникають у живому
організмі. ЛВ впливають на весь організм – шкіру, внутрішні органи і особливо
небезпечне для зору.
При дії лазерного випромінювання на біологічні
об`єкти розрізняють термічний та ударний ефекти.
Термічний
ефект. Ураження ЛВ подібне до тепловогу опіку: відбувається омертвляння
тканин у результаті опіку. Прояв теплової дії: від опікових міхурів і
випаровування поверхневих шарів до ураження внутрішніх органів.
Ударний ефект. Причиною багатьох видів ураження
ЛВ є ударні хвилі. Різке підвищення тиску поширюється спочатку з надзвуковою
швидкістю, а потім сповільнюється. Ударна хвиля може виникнути як на поверхні
тіла, так і у внутрішніх органах. Поширення ударної хвилі в організмі приводить
до руйнування внутрішніх органів без яких-небудь зовнішніх проявів.
Вплив ЛВ невеликої інтенсивності приводить до різних
функціональних зрушень у серцево-судинній системі, ендокринних залозах,
центральній нервовій системі. З'являється стомлюваність, великі стрибки
артеріального тиску, головні болі і т.ін.
З локальних дій найбільше небезпечне ЛВ для очей. При
<0.4 мкм і
>1.4 мкм
ЛВ являє небезпеку для рогівки очей і шкіри, а при значеннях =0.4-1.4 мкм –
сітківки ока.
8.8. Нормування лазерного випромінювання
Нормування лазерного випромінювання здійснюється
згідно санітарних норм і правила СНиП 5804-91. За нормативами при проектуванні
лазерної техніки має бути діючим принцип відсутності впливу на людину прямого,
дзеркального та дифузного випромінювання.
При визначенні класу небезпеки лазерного
випромінювання враховуються три спектральних діапазони (нм) : I –
180380, II –
3801400, III –
1400105.
Згідно нормативам лазерне устаткування за ступенем
небезпеки розділяється на 4 класи:
1
клас – повністю безпечні лазери, які не
мають шкідливої дії на очі та шкіру;
2
клас – мають небезпеку для очей та шкіри при
дії колімірованим (прямим), тобто
замкнутим у малому куті розповсюдження пучком; однак, дзеркальне або дифузне
випромінювання таких лазерів безпечне для людини; 3 клас –
це лазери, які діють у видимій межі спектру і являють небезпеку як для очей
(прямим і дзеркальним випромінюванням на
відстані 10 см від відбиваючої поверхні), так і шкіри (тільки прямий пучок);
4 клас – найбільш потужні лазери, які
небезпечні при дифузному випромінюванні
для очей і шкіри на відстані 10 см від дифузно відбиваючої поверхні.
Згідно СНиП 5804-91 регламентуються гранично
допустимі рівні (ГДР) для кожного режиму роботи лазера і його спектрального
діапазону і встановлюється для двох умов – одночасного та хронічного (того, що
систематично повторюється) опромінювання.
Вимоги безпеки при роботі з ОКГ
Крім дії лазерного променю (прямого, дзеркально та
дифузно відбитого) експлуатація ОКГ супроводжується комплексом інших шкідливих
та небезпечних факторів:
1
– висока напруга зарядних пристроїв, що
живлять батарею
конденсаторів
великої ємності;
2
– забруднення повітряного середовища
хімічними речовинами, що утворюються при накачуванні (озон, оксид азоту) та при
випаровуванні матеріалу мішені (оксид вуглецю, оксиди металів і ін.);
3
– УФ випромінювання імпульсних ламп і
газорозрядних трубок
(супутнє
випромінювання);
4
– світлове випромінювання при роботі
ламп накачування;
5
– рентгенівське випромінювання (супутнє
вторинне);
6
– утворення часток високих енергій при
опроміненні мішені ЛВ;
7
– іонізуюче випромінювання,
використовуване для накачування;
8
– ЭМП, що утворюються при роботі
генераторів ВЧ, УВЧ;
9
– шуми при роботі механічних затворів,
насосів, шум ударних хвиль;
10
– токсичні рідини (робоче тіло в
рідинних ОКГ), наприклад, оксиди хлору, фосфору та ін.
Таким чином, експлуатація лазерів потребує
впровадження комплексу різноманітних захисних заходів.
Діючі ОКГ слід розміщати в окремих, спеціально
виділених приміщеннях, які не повинні мати дзеркальних поверхонь. Поверхні
приміщень повинні мати коефіцієнт відбивання не більш 0,4. Стіни, стеля і
підлога повинні мати матову поверхню. У приміщенні повинна бути висока
освітленість. Приміщення повинне обладнуватись загальнообмінною вентиляцією і
місцевими відсмоктувачами. Забороняється проводити орієнтацію променю на вікна
та двері. Строго обмежується доступ осіб до ОКГ. Установлюються попереджувальні
знаки і система сигналізації про роботу ОКГ. Для запобігання ураження органів зору застосовують спеціальні окуляри
зі світлофільтрами. Як матеріали для протилазерних окулярів використовують:
1
– поглинаючі стекла і пластмаси;
2
– відбиваючі діелектричні
тонкоплівочні, що відбивають 90-95% падаючої світлової енергії (оксиди титану
та ін.);
3
– комбіновані, що складаються з
поглинаючих і відбиваючих матеріалів.
Поряд із захисними окулярами в лабораторіях з
використання ОКГ необхідно виключити попадання лазерного випромінювання на відкриті
ділянки шкіри. При щільності 50 Дж/см2 у людини спостерігаються
значні необоротні ушкодження відкритої шкіри. Для захисту шкіри застосовують
фетровий одяг, шкіряні рукавички.
Для зменшення щільності відбитої (дифузійної) енергії необхідно підбирати колір фарбування
стін. Так, темносиня олійна фарба відбиває тільки 16% хвиль довжиною 1,06 мкм і
12% хвиль 0,69 мкм. Низьке відбиття для хвиль довжиною 0,69 мкм має
темно-зелене фарбування (15%). Для створення екрануючих штор рекомендують чорні
щільні тканини, які не пропускають хвилі довжиною 1,06-0,69 мкм.
8.9. Характеристика іонізуючих випромінювань
На підприємствах харчової промисловості і в
науково-дослідних лабораторіях все більше застосування отримують різні джерела
іонізуючих випромінювань, бо іонізуючі випромінювання успішно використовуються
в деяких технологічних процесах; контрольно-вимірювальній апаратурі.
Випромінювання, яке здатне при взаємодії з речовиною
прямо чи посередньо створювати в ній атоми і молекули-іони, називається іонізуючим.
Іонізуючі випромінювання являють собою α
–,
β
–
і γ
– випромінювання.
Альфа-промені являють
собою потік α-частинок, які є ядрами атому гелію і мають позитивний заряд.
Вони мають малу проникну здатність, тому що втрачають велику кількість енергії
при зіткненні із атомами.
Бета-промені – потік β-частинок - електронів
(негативний заряд) і позитронів (позитивний заряд), що мають однакову масу.
Характеризуються меншою іонізуючою і більшою проникною здатністю, ніж α-промені.
Гамма-промені – це потік γ-квантів, які являють
собою електромагнітні випромінювання з дуже короткою довжиною хвилі. Вони мають
велику проникну здатність і малу іонізуючу дію.
Більшість радіоактивних ізотопів випромінюють
практично одночасно α-, β-частинки і γ-кванти.
Об'єкт із вмістом радіоактивного матеріалу чи
технічний пристрій, випромінюючий або здатний в певних умовах випускати
іонізуюче випромінювання, називають джерелом
іонізуючого випромінювання.
Самочинне (спонтанне) ядерне перетворення називається
радіоактивним
розпадом.
Активність радіонукліда в джерелі (зразку) -
відношення числа dN спонтанних (самодовільних) ядерних перетворень, які
проходять в джерелі
(зразку) за інтервал
часу dt
до цього інтервалу
А = dN/dt
Одиниця активності радіонукліду –
беккерель (Бк). Позасистемна одиниця активності - кюрі (Кі):
1 Кі = 3,700·1010 Бк
Відношення активності радіонукліда в джерелі до його
маси, об'єму (для об'ємних джерел), площі поверхні (для поверхневих джерел) чи
до довжини (для лінійних джерел) джерела називають питомою, об'ємною,
поверхневою чи лінійною активністю джерела відповідно.
Основною фізичною величиною, яка визначає ступінь
радіаційної дії, є поглинута доза іонізуючого випромінювання.
Поглинута доза іонізуючого випромінювання Д
– відношення середньої енергії dW,
переданої іонізуючим випромінюванням, речовини в
елементарному об'ємі, до маси dm
речовини в цьому об'ємі Д = dW
/ dm
Допускається замість терміна "поглинута доза
випромінювання" вживати коротшу форму "доза випромінювання".
Одиниця поглинутої
дози в системі одиниць (СІ) - грей (Гр).
Позасистемною одиницею поглинутої дози іонізуючого
випромінювання являється рад:
1 рад = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр
Для оцінки впливу на середовище побічно іонізуючих
випромінювань використовують також поняття керма
(К).
Одиниця керми –
грей співпадає з одиницею поглинутої дози.
У випадку рентгенівського і гамма-випромінювань існує
поняття експозиційної дози в системі одиниць (СІ), це – кулон на
кілограм (Кл/кг).
На практиці до нещодавно користувалися позасистемною
одиницею експозиційної дози - рентген (Р).
Відмітимо, що 1 Р = 258·10-4
Кл/кг.
Доза, поглинута масою речовини в одиницю часу,
називається потужністю дози.
При однаковій дозі, поглинутій в біологічній тканині,
ефект в залежності від виду випромінювання може бути різним. У зв'язку з цим
кожному виду випромінювання відповідає певна
відносна біологічна ефективність (ВБЕ), яка залежить також від енергії
випромінювання.
Регламентовані значення ВБЕ, встановлені для контролю
ступеня радіаційної безпеки при хронічному опромінюванні, називають
коефіцієнтом якості випромінювання к (змінюється в межах від 1 до 20).
Одиниця
еквівалентної дози в СІ - зіверт (Зв).
Іншими словами, зіверт – одиниця еквівалентної дози будь-якого
виду випромінювання в біологічній тканині, яке створює такий самий біологічний
ефект, як і поглинута доза в 1 Гр зразкового рентгенівського чи γвипромінювання.
Позасистемна одиниця еквівалентної дози – бер
(біологічний
еквівалент рада).
1 бер=0,01 Зв.
Різні органи чи тканини мають різні чутливості до
випромінювання. Тому в останні роки для випадків нерівномірного опромінювання
різних органів чи тканин тіла людини уведено поняття ефективної еквівалентної дози НЕ. Взагалі ефективна еквівалентна доза
при нерівномірному опромінюванні органів і тканин дорівнює такій еквівалентній
дозі при рівномірному опромінюванні всього організму, за якої ризик
несприятливих наслідків буде такий самий, як і при даному нерівномірному
опромінюванні.
Одиниці ефективної еквівалентної дози співпадають з
одиницями еквівалентної дози.
Біологічна дія іонізуючих випромінювань
Кожному біологічному виду властива своя міра
чутливості до дії іонізуючої радіації, яка характеризує його радіочутливість.
Енергія іонізуючого випромінювання при проходженні через біологічну тканину
передається атомам і молекулам. Це приводить до утворення іонів і збуджених
молекул. Наступний акт – хімічний етап ураження клітини.
В основі первинних радіаційно-хімічних змін молекул
лежать два механізми: 1) прямої дії, коли дана молекула зазнає зміну
(іонізацію, збудження) безпосередньо при взаємодії з випромінюванням; 2)
непрямої дії, коли молекула безпосередньо не поглинає енергію іонізуючого
випромінювання, а отримує її шляхом передачі від іншої молекули.
Щоб уникнути шкідливої дії іонізуючих випромінювань,
необхідно створити умови, що виключають опромінення організму дозами вище
гранично допустимих і зменшують вміст радіоактивних речовин у повітрі, воді,
їжі і т.д. до концентрацій нижче гранично допустимих.
Допустимі рівні опромінення людини та інших біологічних об'єктів
Гранично допустима доза опромінення - це найбільша
доза, дія якої на організм не викликає в ньому утворення незворотних соматичних
і генетичних змін, що виявляються сучасними методами дослідження.
У відповідності із санітарними нормами встановлені
три категорії осіб, що опромінюються.
Категорія А (професійні працівники) –
особи, які постійно чи
тимчасово працюють безпосередньо із джерелами
іонізуючих випромінювань.
Категорія Б
–
обмежена частина населення - особи, які не працюють безпосередньо із джерелами
іонізуючого випромінювання, але за умовами проживання чи розміщення робочих
місця можуть зазнавати впливу радіоактивних речовин та інших джерел
випромінювання, які використовуються на підприємств; і виводяться у зовнішнє
середовище.
Категорія В – населення
області, країни.
Як відзначалось, різні органи і тканини тіла людини
мають різну радіочутливість. Критичним органом називається орган, тканина чи
частина тіла, опромінення яких в умовах нерівномірного опромінення організму
може заподіяти найбільше ушкодження здоров'ю даної особи або його потомкам. За
рівнем зменшення радіочутливості встановлюються три групи критичних органів:
I група
–
все тіло і червоний кістковий мозок;
II група
–
м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки,
селезінка, шлунково-кишковий тракт,
легені, кришталик ока та інші органи, які не увійшли до І і III груп;
IIІ група – шкіряний покрив, кісткова тканина,
кісті, передпліччя, голінки та стопи.
Як основні дозові межі для осіб категорії А
встановлюється гранично допустима доза за календарний рік, для осіб категорії Б
- межа дози за календарний рік. Основні дозові межі встановлюються для
індивідуальної максимальної еквівалентної дози в критичному органі.
Таблиця 13. Основні
дозові межі для різних груп критичних органів, мЗв/рік
|
Група критичних органів
|
Гранично
допустима доза для категорії А
|
Межа дози для
категорії Б
|
|
І
II
III
|
50
150
300
|
5
15
30
|
Гранично
допустима доза (ГДД) – найбільше значення індивідуальної
еквівалентної дози за календарний рік, при якому рівномірне опромінення
протягом 50 років не може викликати в стані здоров я персоналу (категорія А)
несприятливих змін, що виявляються сучасними методами.
Межа дози
(МД) – таке найбільше значення
індивідуальної еквівалентної дози за
календарний рік у критичної групи осіб, при якому рівномірне опромінення
протягом 70 років не може викликати в стані здоров'я несприятливих змін, які
виявляються сучасними методами. 8.10. Захист від радіаційного забруднення
на підприємствах харчових виробництв
Забруднення навколишнього середовища радіоактивними
речовинами сприяє додатковому зовнішньому та внутрішньому опроміненню населення
дозами, які перевищують опромінення від природного радіаційного фону.
Додаткове зовнішнє опромінення
можливе внаслідок накопичення радіоактивних речовин (РР) на поверхні грунту,
будівель, приміщень тощо. Додаткове внутрішнє опромінення можливе при
надходженні радіоактивних речовин до організму з повітрям та вживанні
забруднених води і харчових продуктів.
Харчові продукти
можуть бути забруднені поверхневим та
біологічним (структурним) шляхами.
Поверхневе
забруднення може бути аерозольним та контактним. Поверхневого забруднення
можуть зазнати продукти, сировина, вода та інші об'єкти, на які потрапляють
радіоактивні речовини. Аерозольним шляхом може заражатися вода у відкритих
ємностях, забійні тварини, птахи при утриманні та транспортуванні їх відкритим
способом. Таким само чином забруднюється також харчова продукція на складах, у
приміщеннях цехів у процесі переробки, якщо склади, приміщення, обладнання не
герметичні, а система вентиляції не обладнана надійними фільтрами повітря, що
надходить. Забруднення продуктів та сировини може відбуватися під час
транспортування у відкритому вигляді, при обробці-на зараженому обладнанні та у
випадку пакування готової продукції в заражену тару. Особливо сильному
забрудненню можуть піддаватися продовольчі товари при зберіганні їх у відкритих
пошкоджених сховищах та при зберіганні без тари.
Радіоактивні речовини, які потрапили на поверхню
твердих матеріалів, заражають їхні поверхневі шари.
Щільні пористі продукти заражаються на глибину
зовнішнього шару пор (хліб, сухарі, макаронні вироби). До сипучих продуктів
радіоактивні речовин проникають тим глибше, чим крупніші частинки продукту та
більший повітряний прошарок між ними.
Незахищене зерно (пшениця, ячмінь, жито, рис), при
вільному осіданні радіоактивних речовин на нього, заражається на глибину 4-6
см, під час вітру – глибше, на 6-8 см. Таким чином, до 95% радіоактивних речовин
концентрується на
поверхні насипу шаром 6-8 см.
Зернопродукти, запаковані в тканинні мішки,
забруднюються у шарі, який прилягає до тканини, на глибину: для борошна – 1-2
см, для зерна – 3-5 см. Заражаються тільки ті мішки, які лежать у верхньому
ряду штабеля або контуру. Борошно, вироблене із зараженого РР зерна, буде
забруднене по всій масі.
Глибина проникнення РР у незахищені продукти може
бути орієнтовно такою: для борошна - до 1 см, цукру-піску –
до 2 см, солі (екстра) – до 3 см, солі дробленої –
до 2 см.
М'ясо, риба, овочі та фрукти заражаються
радіоактивним пилом із поверхні, а радіоактивні частки прилипають до них досить
міцно.
Жири, масло вершкове, сири заражаються на глибину до
1 см від поверхні.
У рідинах – сметані, мелясі, молоці та інших –
великі частинки РР поступово осідають на дно посудини, в якій вони знаходяться,
внаслідок чого відбувається забруднення всієї маси рідини.
Надійно захищеними від забруднення РР можуть
вважатися артезіанські свердловини, підземні джерела води та герметичні ємності
із запасами води.
Біологічне
(структурне) забруднення продуктів тваринного та рослинного походження
відбувається при попаданні РР до організму тварин та птахів із харчами, водою
та повітрям, яке вдихається (для продуктів тваринного походження) та при
засвоєнні радіоактивних речовин рослинами з грунту й атмосфери.
Рослини можуть забруднюватися РР, які осідають на
листя, стебло, плоди, та засвоювати частину радіоактивних ізотопів із
зараженого грунту кореневою системою.
При вживанні
домашніми тваринами та птахами забруднених кормів у
м'ясі будуть відкладатися РР. Молоко
від корів, які випасаються на забруднених пасовиськах або вживають забруднений
радіонуклідами корм, буде також забруднене радіоактивними речовинами. При
вживанні забрудненого м'яса, молока, овочів, ягід, зелені виникатиме внутрішнє
опромінення – потужне дозоутворююче джерело для людини. Процес виведення РР
із організму проходить досить повільно, деякі із них, що потрапляють до
організму, можуть залишатися в ньому на все життя.
Отже, для того, щоб уникнути зараження від продуктів
рослинного та тваринного походження, заражених біологічним шляхом, необхідно
вести контроль за радіоактивним забрудненням води, грунту, фуражу, рослин та
тварин, призначених для виготовлення продуктів харчування.
Заходи щодо захисту підприємств від радіаційного
забруднення можна об'єднати у такі групи: організаційні, інженерно-технічні,
захисту продуктів за допомогою тари, упаковки і покрівельних матеріалів та
санітарнопрофілактичні.
До організаційних заходів слід віднести створення і
підготовку лабораторій для проведення аналізів продуктів і сировини на
зараженість РР;
Інженерно-технічні заходи включають
герметизацію виробничих та складських приміщень, холодильників, встановлення
фільтрів поглиначів на вентиляційних системах, протипилових фільтрів,
кондиціонерів, герметизацію технологічного обладнання.
Найбільш ефективною для захисту продуктів від РР (а
також і від отруйних речовин та бактеріологічних засобів) є герметична тара
(упаковка), виготовлена із спеціальних матеріалів.
За своїми захисними властивостями тара поділяється на три
категорії:
вищу, І та II. Тара
усіх цих категорій захищає продукти від зараження РР.
До тари вищої
категорії відносяться жерстяні та скляні консервні банки, скляні пляшки із
кронен-корками, металеві ємності за умови їх герметичного пакування, пакети
тетра-пак-асептик, фляги, цистерни молочні, які повинні мати справжнє
ущільнення кришок харчовою гумою; крім, того, чохли із прогумованої тканини на
штуцери заповнення та звільнення відсіків, горлові кришки та повітряний клапан.
Тара І
категорії – це ящики картонні
із вкладними з пергаменту та обклеєними швами, ящики дерев'яні із вкладнями з
пергаменту, пакети з покриттям типу тетра-пак, фін-пак, туби алюмінієві та
поліетиленові, комбіновані жерстяно-картонні банки, крафт-мішки багатошарові із
поліетиленовими вкладнями і заклеєною горловиною та ін.
До тари II категорії
відносяться пляшки скляні широко-горлові, які закупорені ковпачками з
фольги, щільні ящики, барабани фанерні та ін.
Інші види тари (у тому числі покриття із фольги та
обгорткового паперу, ящики дерев'яні, фанери, мішки тканинні, діжі з кришками)
не захищають від РР.
Таким чином, майже всі види тари та упаковки значною
мірою захищають продукти й сировину від зараження РР, проте зовнішня поверхня
тари легко знезаражується (дезактивується). ■
Захист продуктів та сировини при транспортуванні
забезпечується шляхом використання спеціалізованого транспорту. При перевезенні
продуктів транспортом загального користування їх необхідно вкривати. Заражений
транспорт, перед тим, як його поставити до приймальної рампи заводу, підлягає
дезактивації на пункті спеціальної обробки.
Санітарно-гігієнічні та профілактичні заходи
передбачають дотримання належного санітарного стану підприємства і дотримання
персоналом особистої та громадської гігієни.
