Влияние на организм человека электромагнитных полей лазерного и ультрафиолетового излучения

<

051414 1412 1 Влияние на организм человека электромагнитных полей лазерного и ультрафиолетового излучения К ультрафиолетому (УФ) излучению относятся электромагнитные волны с длиной волны от 0,38 мкм до 100 А (см. единицы длины — приложение X). Этот диапазон электромагнитного спектра условно делят на две области: ближнюю (от λ —0,38 мкм до λ =0,2 мкм) и далекую (вакуумную) от λ =0,2 мкм до λ =100 А. Термин «вакуумная» область применяется потому, что исследования УФ излучения с λ <0,2 мкм производятся в вакууме из-за его сильного поглощения в воздухе.

При переходах на электронных энергетических уровнях атомов, ионов, молекул наблюдается линейчатый спектр УФ излучения. Непрерывный спектр УФ излучения возникает при рекомбинации и торможении электронов.

В ультрафиолетовом диапазоне увеличивается коэффициент поглощения многих веществ, что приводит к уменьшению их прозрачности по сравнению с аналогичными параметрами в видимом диапазоне. При λ <0,3 мкм большинство сортов стекла становится непрозрачными, кроме таких материалов, как кварц, сапфир, увилевое стекло, фториды магния и лития, флюарит и др.

Среди газообразных веществ наибольшей прозрачностью обладают инертные газы.

При укорочении длины волны в УФ диапазоне уменьшается также и коэффициент отражения многих материалов, включая металлические напыленные пленки. При взаимодействии УФ излучения с веществом, в основном, происходят процессы возбуждения электронных энергетических уровней с последующей ионизацией, диссоциацией и т. п.

Основным источником УФ излучения естественного происхождения является Солнце. Из всего спектра УФ излучения Солнца только небольшая длинноволновая часть достигает земной поверхности (λ > 0,29 мкм). Остальная часть всего УФ спектра, в особенности, коротковолновая, поглощается атмосферой, что оказывает сильное влияние на атмосферные процессы.

Основными поглотителями УФ излучения является озон (высоты 20 — 40 км), кислород, азот, водород и другие компоненты атмосферы (высоты 30 — 200 км).

Источниками УФ излучения являются звезды и другие космические объекты. В диапазоне λ =0,09 — 0,02 мкм излучения этих тел поглощаются межзвездным водородом и частично верхними слоями атмосферы. Детальное излучение УФ излучения космических тел представляет одно из интересных направлений современной астрофизики, которое эффективно развивается с использованием аэрокосмической техники.

Большое количество источников УФ излучения имеет техногенное происхождение. Любое тело, нагретое до 3000 К и выше, имеет в своем спектре ультрафиолетовую компоненту. Чем выше температура тела, тем в большей степени проявляется ультрафиолетовая составляющая спектра (закон смещения Вина.

Любая высокотемпературная плазма является источником УФ излучения, имеющего и линейчатый, и непрерывный спектры. С увеличением электронной температуры увеличивается интенсивность УФ излучения, а в некоторых случаях, и рентгеновского излучения.

Выпускаемые для различных целей и, в частности, для оптической накачки лазеров импульсные источники света и газоразрядные лампы тоже являются мощными источниками УФ излучения. В зависимости от вида газа в электрическом разряде электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение. КПД преобразования электрической энергии в оптическое излучение для различных газов имеют следующие значения:

Применяемые в промышленности и в современной технологии электроискровая обработка, плазменные установки, электродуговая сварка, электрический взрыв проводников, лазерный пробой, лазерные методы обработки и т. д. являются техногенными источниками УФ излучения.

Интенсивным источником УФ излучения с непрерывным спектром являются электронные потоки синхротронов, линейных ускорителей, мощных приборов СВЧ.

К техногенным источникам УФ излучения относятся более 70 различных лазерных систем, работающих в УФ и вакуумном УФ диапазоне.

К техногенным источникам УФ излучения относятся некоторые металлургические печи и домны по выплавке высокотемпературных металлов и сплавов с применением кислородного дутья, мощных электронных и плазменных потоков и т. п. Перечисленные процессы не исчерпывают всего многообразия техногенных источников УФ излучения.

В основе биологического действия УФ излучения лежат фотохимические процессы молекул биополимеров, которые возникают в организмах при поглощении верхними слоями тканей растений или кожи животных и человека падающего излучения.

В зависимости от интенсивности и длины волны УФ излучение действует двояко на живые организмы. С одной стороны, малые дозы УФ облучения оказывают благотворное влияние на человека и животных, способствуя образованию витаминов группы В. С другой стороны, УФ облучение оказывает вредное (губительное) действие на живые организмы. Установить границу дозволенного и губительного в ряде случаев бывает очень сложно.

Лечебное действие. Применение в медицине ИК, видимых и УФ излучений осуществляется в специальном ее разделе, называемом физиотерапией (светолечение). При этом используются как искусственные, так и естественные источники излучения. Среди искусственных источников используются тепловые (лампы накаливания, электросветовые ванны и т. д.) и люминесцирующие (ртутно-кварцевые лампы, люминесцентные эритемные и дуговые бактерицидные лампы).

Действие оптических излучений на человеческий организм определяется интенсивностью, временем облучения (дозировкой), глубиной проникновения излучения в зависимости от его длины волны.

Минимальная глубина проникновения наблюдается для УФ лучей. В случае применения ИК излучения эффект покраснения кожи — эритема — может появиться через несколько минут после начала облучения и спустя 2 — 8 часов при действии УФ (скрытый, латентный период). Этот эффект зависит от спектральной чувствительности кожи на разных участках тела, возраста, состоянии организма и т. д.

Максимальным эритемным действием обладает УФ излучение с длиной волны 0,2967 и 0,2537 мкм. Покраснение кожи — эритема — через 3 — 4 дня переходит в защитную пигментацию (загар) кожи. Ультрафиолетовое облучение (местное или общее) применяют в широком диапазоне действий:

— компенсация ультрафиолетовой недостаточности (в районах Севера);

  • болеутоляющее и противовоспалительное средство (при невритах, невралгии, радикулитах, миозитах, бронхитах, плевритах, кожных заболеваниях и нарушениях обмена веществ, профилактике рахита, ОРЗ и т.д.);
  • увеличение сопротивляемости к различным инфекциям (на
    пример, к гриппу и т.п.).

    Применение видимого и ИК излучений для теплового воздействия целесообразно как рассасывающее и болеутоляющее средство.

    Однако эти методы противопоказаны при активней форме туберкулеза, новообразованиях, «щитовидной» болезни, заболеваниях почек и др.

    С развитием лазерной терапии возможности этого направления современной медицины широко раздвинулись и обогатились. Появились совершенно уникальные методы лечения с применением традиционной медицины и лазерной техники.

    Учитывая большую энергию квантов УФ излучения и их способность вызывать деструкцию молекулярных и межмолекулярных связей, а также непосредственно влиять на внутриклеточные ткани с образованием радикалов, УФ лучи представляют серьезную опасность для клетки живого организма. Большие дозы УФ излучения могут вызывать ожоги кожи и канцерогенные реакции, повреждения глаз и другие нежелательные процессы. Кванты УФ диапазона непосредственно влияют на синтез пигментов, активность ферментов и гормонов, интенсивность процессов фотосинтеза и т.п. УФ излучение больших доз оказывает губительное воздействие на микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений.

    УФ лучи с длиной волны 0,24 — 0,28 мкм особенно сильно оказывают летальное и мутагенное действие, так как этот спектр совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). При поглощении квантов УФ диапазона происходят химические изменения ДНК за счет образования димеров, которые препятствуют нормальному удвоению ДНК в процессе деления клетки. Это приводит к гибели клетки или изменению ее наследственных свойств, т. е. образованию мутаций.

    Дополнительно возможен процесс повреждения УФ излучения биологических мембран и последующего нарушения синтеза различных компонентов мембран и клеточной оболочки.

    До сих пор неясно, нужно ли облучать семена и проростки даже малыми дозами УФ излучения.

    Большинство живых клеток обладает способностью восстанавливаться от повреждений, вызванных УФ излучением. Способность к выживанию в условиях сильной солнечной радиации на ранних стадиях эволюции у разных биологических объектов разная. Чувствительность разных клеток к УФ излучению резко отличается. Например, доза УФ излучения, которая приводит к гибели 90% клеток, для некоторых штаммов клеточной палочки составляет 10, 100, 800 эрг/мм2, а для некоторых бактерий 7000 эрг/мм2.

    Мутации некоторых генов существенным образом влияют на чувствительность клеток к УФ излучению. Некоторые гены увеличивают чувствительность к УФ излучению, а некоторые мутации генов нарушают синтез белка и строение клеточных мембран.

    Механизм воздействия УФ излучения на живые организмы до конца не изучен, тем более невозможно предсказать последствия выживаемости разных биообъектов при увеличении интенсивности УФ излучения и смещению его спектра в сторону коротких волн. Этот процесс крайне нежелателен. Человечеству нужно позаботиться, чтобы атмосфера и озоновый слой оставались надежной защитой от губительного коротковолнового УФ излучения.

    В настоящее время разработано значительное число лазеров, отличающихся видом активной среды, способом создания инверсии населенности, конструкцией, режимом работы, длиной волны генерации и т. д. Классификация лазерных систем может быть построена по одному из этих признаков. Деление лазеров на группы может быть выполнено по агрегатному состоянию активной рабочей среды, в которой обеспечивается наличие отрицательных температур (инверсии населенностей). Следуя этому принципу, все лазерные системы делятся на четыре группы: лазеры на твердом теле; газовые лазеры; жидкостные лазеры; полупроводниковые лазеры.

    Необходимо отметить, что деление на группы не исключает возможности деления лазеров в каждой группе на подгруппы. Выбор той или иной группы лазерных источников определяется конкретным применением.

    Лазерные системы, являясь продуктом созидательной деятельности человека, помимо широчайшего научно-технического и промышленного применения имеют чрезвычайно разнообразное применение в медицине, биологии, биотехнологии, генной инженерии и т.п. Воздействие лазерного излучения на человека, живой организм, живую клетку многолико и противоречиво. С одной стороны, осторожное, продуманное использование лазерного излучения дает возможность получить много нового, неожиданного, полезного. В настоящее время лазерное излучение используется и как хирургический нож для удаления злокачественных опухолей и других образований, и как тонкий инструмент в микрохирургии глаза, и как целительный луч для лечения самых разнообразных заболеваний сердца, печени, вегетативно-сосудистой системы, пищеварительного тракта и т. д.

    С другой стороны, лазерное излучение представляет определенную опасность при неосторожном и неумелом его использовании. Даже работа с маломощным лазером представляет опасность прежде всего для глаз. При более мощном излучении могут быть получены долго незаживающие ожоги кожи. При соответствующих мерах безопасности и правильной оценке степени риска работа с лазерными источниками может быть сведена до такого же уровня, как работа с другим электротехническим оборудованием.

    Остановимся только на некоторых аспектах, присущих специфике лазерного излучения.

    Несмотря на революцию, которую вызвал лазер в сознании людей и в современной науке и технике, человек подошел к его изобретению эволюционно и, тем более, эволюционно был подготовлен физиологически к этому источнику когерентного электромагнитного излучения. Человечество и все живое со дня своего рождения подвергается воздействию, прежде всего, электромагнитного излучения. Поэтому для человека излучения мазеров и лазеров не представляют принципиально нового вида излучении, хотя и обладают рядом специфических свойств по сравнению с другими некогерентными источниками видимого света, УФ, ИК и СВЧ излучений. Все ранее рассмотренные факторы биологического действия, рассмотренные в гл. 5, 6 и 8, могут быть отнесены и к излучениям мазеров и лазеров. Однако лазерное излучение даже очень малой интенсивности при определенных условиях может сфокусироваться в глазной среде и представить опасность для сетчатки глаза, которая является светочувствительной поверхностью дна глазного яблока.

    Действие на зрение. Сетчатка глаза подвержена опасности воздействия лазерного излучения в диапазоне длин волн от 0,4 мкм до 1,4 мкм. Вне этого участка падающее излучение поглощается роговой оболочкой, которая является передним прозрачным слоем глаза и может быть тоже поражена в указанном диапазоне длин волн.

    Глазная линза обладает фокусирующими свойствами и вследствие этого сетчатка становится наиболее чувствительной и поражаемой областью глаза. Коллимируемый поток падающего на глаз лазерного излучения может фокусироваться на поверхности сетчатки в малое пятно, поэтому на площади фокального пятна интенсивность излучения может оказаться значительно выше, чем на роговой оболочке, т. е. на входе глаза. Для иллюстрации рассмотрим случай, типичный для практики. Отношение интенсивностей на входе глаза и на фокальном пятне сетчатки пропорционально

    (r0/rn)2,

    где r0 , rn — соответственно радиусы зрачка глаза и фокального пятна. При характерных размерах r0 ≈0,2 см и rn ≈10 мкм, имеем (r0/rn) 2=4*104.

    <

    Отсюда видно, что благодаря фокусирующим свойствам глаза интенсивность на сетчатке глаза может быть увеличена примерно на четыре порядка по сравнению с интенсивностью на входе глаза. Из этого следует, что для сетчатки может оказаться губительной та интенсивность, которая совершенно не опасна для других частей тела.

    Для оценки биологического воздействия лазерных излучений на сетчатку вводятся пороговые значения мощности на единицу поверхности сетчатки, вызывающие обнаруживаемые повреждения на ее поверхности. Значения этих пороговых мощностей зависят от размеров пятна, длительности импульса, длины волны падающего лазерного излучения, режимов работы лазера, угла падения лучей, расстояния до источника и других факторов.

    Лазерное излучение голубой области видимого света опаснее для сетчатки, чем излучение в красной области при равенстве мощности облучения. Это объясняется дополнительным фотохимическим действием коротковолнового участка видимого диапазона. При работе с когерентными источниками УФ диапазона следует проявлять особую осторожность, так как излучения с длиной волны менее 0,32 мкм даже при низких уровнях мощности приводят к фотоофтальмии (солнечному «ожогу»). Излучение в этой области спектра обладает кумулятивным эффектом и сразу после облучения не вызывает ощущения «песка в глазу». Болевое ощущение проявляется спустя некоторое время (несколько часов после облучения).

    В результате экспериментальных исследований установлена некоторая зависимость от частоты повторения импульсов излучения, т. е. в какой-то степени проявляется эффект накопления.

    Излучение СО2-лазера (λ= 10,6 мкм) вызывает повреждение эпителия роговой оболочки. Механизм повреждения в этом случае имеет тепловую природу в отличие от фотохимического действия УФ излучения.

    Определенную опасность для зрения представляют спонтанные излучения ламп оптической накачки, тепловое излучение поглотителей, используемых при работе мощных лазеров, газоразрядных трубок. Эти устройства необходимо учитывать с целью уменьшения влияния вредных и опасных факторов, возникающих при работе с ними.

    Все аспекты воздействия лазерных излучений на зрение в настоящее время до конца не изучены и требуют дальнейших исследований.

    Действие на кожный покров. При рассмотрении процессов воздействия лазерного излучения на кожный покров прежде всего необходимо учитывать длину волны и мощность падающего излучения и пигментацию кожи. Чем выше пигментация кожи в видимом диапазоне, тем меньше ее отражательная способность. Однако при больших уровнях мощности и длинах волн более 2 мкм и менее 0,3 мкм пигментация кожи большой роли не играет. В средней и дальней областях ИК диапазона кожный покров сильно поглощает излучение, так как клетки кожного покрова содержат более 60% воды, которая является широкополосным поглотителем, как указывалось выше. Особую опасность для кожного покрова представляет излучение СО2-лазеров по следующим причинам:

  • на длине волны 10,6 мкм коэффициент поглощения кожного покрова очень высок и падающее излучение почти целиком поглощается в очень тонком слое, что усиливает эффект ожога;
  • излучение на этой длине волны невидимое (без специальных
    мер визуализации), что усиливает степень риска при работе;

    —    этот тип лазеров очень распространен и имеет значительные мощности, что требует особых мер безопасности.

    При воздействии мощных коротких импульсов на кожный покров могут возникать ударные волны, вызывающие смещение и повреждение органов.

    Побочные вредные факторы при работе с лазерами. Проблема безопасности при работе с квантовыми приборами не ограничивается только самим лазерным потоком, но и связана с другими факторами, сопровождающими эксплуатацию этих устройств. К ним относятся:

  • повышенные напряжения блоков электропитания (часто сильноточных, с большими накопителями электрической энергии);
  • наличие вредных и агрессивных веществ, применяемых в качестве компонент рабочих сред и во вспомогательных устройствах (модуляторах, затворах и т. п.). К ним относятся, например F+Н2; Н+F2; Н + С12; СО; НF, пары свинца и других металлов, SеОС12, СН3ОН углеводороды, галогеноводороды, кислоты и многие другие;
  • наличие вредных и опасных продуктов лазерной деструкции, образующихся при термохимическом воздействии мощного лазерного излучения на различные мишени.

    Общие правила безопасной работы с лазерами:

    —    избегать попадания прямых, отраженных и диффузноотраженных лазерных потоков на тело, особенно в глаза;

    — применение оградительных поглощающих барьеров (экранов) по пути распространения лазерного потока и электромеханических блокировок;

  • применение индивидуальных мер защиты, в особенности, защитных очков (щитков);
  • размещать облучаемую лазерным потоком мишень в локальных вытяжных боксах;
  • ограничить доступ к мощным лазерным системам;
  • обеспечить помещения, где размещаются мощные лазеры, специальными световыми табло, плакатами, дверями, заблокированными блоками питания лазеров;
  • обязательное облучение персонала правилам безопасной работы и т. д.

     

     

     

     

     

    36. Ионизирующие излучения и защита от них. Нормы радиационной безопасности

     

    Явление естественной радиоактивности, открытое в 1886 г. Анри Беккерелем, состоит в самопроизвольном превращении неустойчивых атомов ядер в ядра других элементов с испусканием ионизирующих излучений. Последние представляют собой потоки частиц и квантов электромагнитного излучения (ЭМИ), которые, проходя через вещество, вызывают ионизацию и возбуждение атомов и молекул среды.

    Несколько ранее (1895 г.) Конрад Рентген открыл Х-лучи (жесткое ЭМИ), названные его именем — рентгеновскими лучами.

    В 1897 г. Джозеф Дж. Томсон доложил об открытии новой элементарной частицы — электрона. Это открытие нанесло жестокий удар по многовековым представлениям о неделимости и элементарности атома.

    В 1898 г. Мария Складовская-Кюри обнаружила радиоактивность тория и в этом же году совместно с мужем — Пьером Кюри — открыла полоний, радий. Они установили факт превращения радионуклидов в другие элементы (нуклид — любые атомы, отличающиеся составом ядра; нуклон — общее название протона и нейтрона).

    Наконец, в 1899 г. Эрнест Резерфорд открыл α- и β-лучи, объяснил их природу и совместно с Ф. Содди создал теорию радиоактивности.

    С этих великих открытий начиналась ядерная физика — область современной физики, изучающей структуру и превращения ядер атомов и оказывающей до сих пор огромное влияние на все стороны жизни человечества.

    Основные виды ионизирующих излучений следующие: альфа (α)-излучение; бета (β)-излучение; нейтронное излучение; γ-излуче-ние, рентгеновское излучение.

    Дадим краткую характеристику каждого из этих видов излучений:

    α -излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых при распаде радиоактивного вещества или при ядерных реакциях. Энергия α -частиц порядка нескольких МэВ. В воздухе эти частицы поглощаются слоем толщиной 8 — 9 см. Пробег α -частиц в живой ткани составляет несколько десятков микрон, а толщина алюминиевой фольги в 10 микрон полностью поглощает поток α -излучения. При увеличении энергии α -частицы возрастает вызываемая ей ионизация в поглощаемой среде. Вследствие большой массы эти частицы быстро теряют свою энергию, поэтому проникающая способность этого вида излучения невысокая. Удельная ионизация α -частиц на воздухе составляет несколько десятков тысяч пар ионов на 1 см пути.

    β-излучение представляет собой поток электронов (или позитронов), возникающих при радиоактивном распаде. Энергия этих частиц составляет несколько МэВ. Максимальный пробег в воздухе достигает более 15 м, а в живых тканях 2,5 см. Обладая значительно меньшей массой, чем α -частицы, β -частицы имеют более высокую проникающую способность. Ионизирующая способность этого вида излучения меньше, чем у α -частиц, и составляет несколько десятков пар на 1 см пути пробега.

    Нейтронное излучение преобразует свою энергию в результате соударения с ядрами вещества. При неупругих взаимодействиях возможно возникновение вторичных излучений, которые могут иметь как заряженные частицы, так и γ-излучения. При упругих столкновениях возможна ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов в значительной степени зависит от их энергии.

    Рентгеновское излучение возникает при воздействии β-частиц на окружающую среду или при бомбардировке электронами анодов рентгеновских трубок, ускорителей и т. п. Энергия фотонов рентгеновского излучения составляет примерно 1 МэВ. Рентгеновское излучение, как правило, состоит из тормозного и характеристического. Тормозное излучение имеет непрерывный спектр, а характеристическое — дискретный спектр, зависящий от материала анода. Рентгеновское излучение обладает большой проникающей и малой ионизирующей способностями.

    γ-из лучение, как и рентгеновское, имеет электромагнитную природу и обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. γ-Излучение возникает в результате естественной радиоактивности, а также в искусственных ядерных реакциях, при соударении частиц высоких энергий и т. п. Энергия фотона γ -излучения может достигать очень больших значений, во много раз превосходящих энергию фотона рентгеновского диапазона.

    Ионизирующие излучения представляют серьезную опасность для живых организмов биосферы, в особенности, для человека. С этим видом физических полей нужно проявлять особую осторожность, так как очень часто радиоактивность, не имея цвета, запаха, вкуса и т.п. (т.е. не воспринимаясь органами чувств человека), оказывает коварное воздействие на человеческий организм с летальным исходом.

    Энергия ионизирующих излучений достаточна для того, чтобы вызвать деструкцию атомных и молекулярных связей в живой клетке, что очень часто и приводит к ее гибели. Чем интенсивнее процесс ионизации в живой ткани, тем больше биологическое воздействие этого излучения на живой организм. В результате сложных биофизических процессов, возникающих под воздействием ионизирующих излучений, в организме образуются разного рода радикалы, которые, в свою очередь, могут образовывать различные соединения, не свойственные здоровой ткани. Кроме того, вызванное ионизирующим действием радиоактивности расщепление молекул воды на водород и гидроксильную группу приводит к ряду нарушений в биохимических процессах. Под воздействием ионизирующих излучений в организме могут происходить торможение функций кроветворных органов, подавление иммунной системы и половых желез, расстройства желудочно-кишечного тракта, нарушения обмена веществ, канцерогенные реакции и т. д. При рассмотрении биологического действия радиоактивности различают внешнее и внутреннее облучения. Внешнее облучение представляет собой случай, когда источник радиации находится вне организма и продукты радиоактивности не попадают внутрь организма. При этом наиболее опасны β-, γ-, рентгеновское и нейтронное облучение. Этот случай на практике реализуется при работе на установках, имеющих рентгеновское и γ-излучения, с радиоактивными веществами, запаянными в ампулах и т.п.

    Степень проявления отрицательных биологических эффектов находится в прямой зависимости от дозы облучения, времени облучения, его вида, индивидуальной особенности организма. Поражение кожи рук может быть хроническим и острым.

    Первые признаки хронического поражения: сухость кожи, появление язв, выпадение волос, ломкость ногтей. При остром лучевом ожоге кистей рук появляются пузыри, отеки, омертвление ткани, долго не заживающие язвы, на месте которых могут быть образованы раковые опухоли.

    При жестком внешнем рентгеновском облучении возможен летальный исход без видимых изменений кожного покрова в то время, как α- и β-частицы вызывают только кожные поражения вследствие незначительной проникающей способности.

    При попадании радиоактивных продуктов внутрь организма этот случай относят к внутреннему облучению, которое является очень опасным. При этом происходит поражение многих органов до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадается или не покинет организм в результате физиологического обмена.

    Возможные пути попадания продуктов радиоактивного распада внутрь организма следующие: дыхательные пути, при питье, приеме пищи, курении. В редких случаях внутреннее облучение происходит через кожу.

    Живые организмы постоянно подвергаются облучению за счет естественного фона (космическое излучение, радиоактивное излучение недр Земли, радионуклиды атмосферы, гидросферы, литосферы и т.д. и т.п.).

    Фоновое радиоактивное излучение состоит, в основном, из трех составляющих: природного фона, вызванного радионуклидами биосферы; техногенного фона, вызванного деятельностью человека; рентгенодиагностики.

    Средняя годовая эквивалентная доза фонового радиоактивного излучения составляет примерно 240 – 250 мбэр:

  • внутреннее облучение — примерно 135 мбэр;
  • источники земного происхождения — 35 мбэр;
  • космическое излучение — 30 мбэр;
  • рентгенодиагностика — 35-г 40 мбэр;
  • прочие — 2 – 5 мбэр.

    Заболевания, вызванные в результате воздействия ионизирующих излучений, делятся на две группы: острые и хронические.

    Острое лучевое поражение возникает при облучении большими дозами за короткое время.

    Протекание острой лучевой болезни, в основном, происходит по четырем стадиям:

  • первичная реакция (через несколько часов после облучения появляется тошнота, головокружение, рвота, учащенный пульс, лейкоцитоз, слабость и т. п.);
  • скрытая стадия (чем короче эта стадия, тем тяжелее исход
    болезни, видимое благополучие);
  • стадия разгара заболевания (тошнота, рвота, сильное недомогание, высокая температура (40 — 41 °С), кровотечение из десен, носа и внутренних органов, резкое снижение лейкоцитов);

    —    стадия выздоровления или летального исхода. Хроническая лучевая болезнь возникает при облучении малыми дозами в течение длительного времени и бывает как общей, так и местной. Их развитие происходит в скрытой форме. Различают три степени хронической болезни:

    —    легкая степень (незначительные головные боли, слабость, нарушение аппетита и сна);

    —    вторая степень лучевой хронической болезни (усиление симптомов первой степени, нарушение обмена веществ, сердечно-сосудистые изменения, кровоточивость, расстройство пищеварительных органов и т.п.);

    —    третья степень лучевой хронической болезни (нарушение деятельности половых желез, изменения в центральной нервной системе, выпадение волос, кровоизлияния и т. п.).

    При однократном общем облучении могут быть следующие последствия:

  • менее 50 бэр — отсутствие клинических симптомов;
  • 50 –100 бэр — незначительное недомогание;
  • 100 – 200 бэр — легкая степень лучевой болезни;
  • 200 – 400 бэр — тяжелая степень лучевой болезни;

    —    600 бэр и более — крайне тяжелая степень (часто с летальным исходом).

    Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений устанавливаются «Нормами радиационной безопасности» (НРБ-96) и гигиеническими нормативами ГН 2.6.1.054—96. Эти документы являются основными правовыми нормативными актами в области радиационной безопасности нашей страны.

    НРБ-76/78 включают в себя определения и термины радиационной безопасности, устанавливают основные дозовые пределы, ПДК радиоактивных веществ в воздушной зоне, в воде открытых водоемов, допустимое содержание радиоактивных веществ в органах и т.п.

    На основании нормативных требований устанавливают порядок проведения работ с источниками ионизирующих излучений и обеспечение ликвидации радиоактивных отходов.

    Норма радиационной безопасности основана на следующих принципах:

  • не превышать установленный дозовый предел;
  • исключить необоснованное облучение;
  • снизить дозу облучения до возможного низкого уровня.

    В соответствии с НРБ установлены следующие категории облучаемых лиц:

    – категория А (персонал) — лица, постоянно или временно работающие с источниками ионизирующих излучений;

    – категория Б — ограниченная часть населения, проживающая рядом с предприятиями, на которых находятся радиоактивные источники;

    – категория В — остальное население страны. В табл. 10.3 представлены дозовые пределы внешнего и внутреннего облучения для категорий А и Б.

     

    Таблица – Дозовые пределы облучении для категорий А и Б

    Дозовые пределы, бэр/год


     

    Группа критических органов

    I

    II

    III

    Предельно допустимая доза (ПДД) для категории А 

    5 

    15 

    30 

    Предельно допустимая доза (ПДД) для категории Б 

    0,5 

    1,5 

    3 

     

    Различные органы человека (и животных) имеют определенную чувствительность к ионизирующим излучениям. В соответствии с этим установлены три группы критических органов:

    I— все тело, гонады и красный костный мозг;

    II— мышцы, жировая ткань, щитовидная железа, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и др.органы (за исключением тех органов, которые относятся к I и III группам);

    III    — кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

    Предельно допустимая доза (ПДД) является наибольшей мерой индивидуальной эквивалентной дозы за год, при которой не вызывается неблагоприятных явлений в организме за4 50 лет непрерывной работы,

    Эквивалентная доза Н (Зв или бэр), накопленная в критическом органе за время Г (лет) с начала работы (с источниками), не должна превышать величины Н=НДВ • Т.

    Для обеспечения радиационной безопасности следует выполнять следующие общие принципы защиты:

  • не превышать предельно допустимые дозы;
  • применять метод защиты расстоянием, временем;
  • применять защитные экраны, ослабляющие ионизирующие излучения;
  • использовать средства индивидуальной защиты;
  • применять исправные приборы индивидуального и общего контроля для определения интенсивности радиоактивного облучения;
  • выполнять технические, санитарно-гигиенические и лечебно-
    профилактические мероприятия.

    Выбор защитного экрана следует производить в зависимости от вида ионизирующего излучения.

    Для защиты от α-излучения применяют экраны из стекла, плексигласа толщиной в несколько миллиметров (слой воздуха в несколько сантиметров).

    В случае β-излучения используют материалы с малой атомной массой (например, алюминий), а чаще комбинированные (со стороны источника — материал с малой, а затем далее от источника — применяют материал с большей атомной массой).

    Для защиты от γ-излучений применяют материалы с большой атомной массой и высокой плотностью (свинец, вольфрам), а также более дешевые материалы и сплавы (сталь, чугун). Стационарные экраны выполняются из бетона.

    Для защиты от нейтронного облучения применяют бериллий, графит и материалы, содержащие водород (парафин, вода). Широко применяются бор и его соединения для защиты от нейтронных потоков с малой энергией.

    В случае воздействия γ-излучения и нейтронных потоков применяются комбинированные экраны (свинец — вода, свинец — полиэтилен, железо — вода и др. пары и комбинации).

    При выполнении расчетов защитных экранов следует учитывать:

  • вид излучения и его спектральные характеристики;
  • энергетические характеристики ионизирующего излучения;
  • время воздействия излучения (экспозицию);
  • режим работы источника излучения (непрерывный, импульсный, квазинепрерывный, частота повторения импульсов и т- п.);
  • направленность излучения;

    – геометрию ионизирующего излучения;

  • расстояние от источника до персонала;
  • конструктивные особенности установок и источников ионизирующего излучения;
  • табличные данные и номограммы, позволяющие определять поглощающие свойства различных материалов и экстинкцию (ослабление) ионизирующего излучения.

    При работе с радионуклидами следует применять спецодежду. В случае загрязнения рабочего помещения радиоактивными изотопами, поверх хлопчатобумажного комбинезона следует надевать пленочную одежду (халат, костюм, фартук, брюки, нарукавники).

    Пленочная одежда изготавливается из пластиков или резиновых тканей, легко очищаемых от радиоактивного загрязнения. В случае применения пленочной одежды необходимо предусмотреть возможность подачи воздуха под костюм.

    При работе с открытыми источниками с активностью более 10 мк Ки применяют перчатки из просвинцованной резины с гибкими нарукавниками. Специальные пневмокостюмы применяются в случае проведения ремонтно-профилактических работ, при которых могут быть большие радиационные загрязнения. Данная спецодежда обеспечивается принудительным поддувом воздуха и является эффективной и надежной защитой при работе с радиоактивными веществами.

    В комплекты спецодежды входят респираторы, пневмошлемы и другие средства индивидуальной защиты.

    Для защиты глаз следует применять очки со стеклами, содержащими фосфат вольфрама или свинец.

    При использовании индивидуальных средств защиты необходимо строго соблюдать последовательность их надевания и снятия.

    Необходимо обеспечить систематический дозиметрический контроль уровней облучения, который является существенным фактором в системе радиационной безопасности.

     

    Список литературы

     

  1. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2007 .
  2. Дружинин В.Ф., Мотивация деятельности в чрезвычайных ситуациях, М., 2008.
  3. Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. Учебник – Изд. 2-е, дополненное. –СПб: Афиша, 2009.
  4. Леонтьева И.Н., Гетия С.И. Безопасность жизнедеятельности. М., 2006.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

<

Комментирование закрыто.

WordPress: 22.36MB | MySQL:123 | 2,234sec