2.5. Электромагнитные поля. Воздействие на человека статических электрических и постоянных магнитных полей
Существование человека в любой среде связано с воздействием на него и среду обитания электромагнитных полей. В случаях неподвижных электрических зарядов мы имеем дело с электростатическими полями. При трении диэлектриков на их поверхности появляются избыточные заряды, на сухих руках накапливаются электрические заряды, создающие потенциал до 500 вольт. Земной шар заряжен отрицательно так, что между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы разность потенциалов составляет 400 000 вольт. Это электростатическое поле создает между двумя уровнями, отстоящими на рост человека разность потенциалов, порядка 200 вольт, однако человек этого не ощущает, так как хорошо проводит электрический ток и все точки его тела находятся под одним потенциалом.
При своем движении облака заряжаются в результате трения. Разные части грозового облака несут заряды различных знаков. Чаще всего нижняя часть облака заряжена отрицательно, а верхняя — положительно. Если облака сближаются разноименно заряженными частями, между ними проскакивает молния — электрический разряд. Проходя над Землей, грозовое облако создает на ее поверхности большие наведенные заряды. Разность потенциалов между облаком и Землей достигает огромных значений, измеряемых сотнями миллионов вольт, и в воздухе возникает сильное электрическое поле. При благоприятных условиях возникает пробой. Молния иногда поражает людей и вызывает пожары.
Заряды имеют свойство в большей степени накапливаться на остриях или телах, близких по форме остриям. Вблизи этих острий создаются высокие электрические поля. По этой причине молнии попадают в высокие отдельно стоящие объекты (башни, деревья и т. п.) и по этой причине человеку опасно находиться на открытом пространстве во время грозы или вблизи отдельных деревьев, металлических предметов. Молнии являются также причиной около половины всех аварий в крупных линиях электропередачи. Для защиты зданий и различных сооружений от статического атмосферного электричества применяются молниеотводы. Это высокий металлический стержень с концом заостренным или в виде метелки тонких металлических прутьев. Стержень должен проходить вдоль стены здания и внизу к нему припаивается медная пластина, которая закапывается в землю. Если на здании грозовым облаком наводится заряд, он стекает через острие молниеотвода (за счет ионизации воздуха в электрическом поле у острия), уменьшая опасность попадания молнии. Если же разряд произойдет, то молния попадет в молниеотвод и уйдет в Землю, не повредив здание.
Наряду с естественными статическими электрическими полями в условиях техносферы и в быту человек подвергается воздействию искусственных статических электрических полей.
Искусственные статические электрические поля обусловлены возрастающим применением для изготовления предметов домашнего обихода, игрушек, обуви, одежды, для отделки интерьеров жилых и общественных зданий, для изготовления строительных деталей, производственного оборудования, аппаратуры, инструментов, деталей машин различных синтетических полимерных материалов, являющихся диэлектриками.
При трении диэлектриков, в результате разделения зарядов, на их поверхности могут появляться значительные нескомпенсированные положительные или отрицательные заряды. Величина заряда определяется видом диэлектрика. Особенно сильно, например, электризуется полиэтилен.
Электрические поля от избыточных зарядов на предметах, одежде, теле человека оказывают большую нагрузку на нервную систему человека. Исследования показывают, что наиболее чувствительны к электростатическим полям центральная нервная система и сердечно-сосудистая система организма. Установлено также благотворное влияние на самочувствие снятия избыточного электростатического заряда с тела человека (заземление, хождение босиком).
При функциональных заболеваниях нервной системы применяют лечение постоянным электрическим полем. Под действием внешнего строго дозированного электрического поля происходит перерастание зарядов в тканях организма, что улучшает окислительно-восстановительные процессы, лучше используется кислород, заживают раны.
Постоянные магнитные поля в обычных условиях не представляют опасности и находят применение в различных приборах магнитотерапии.
Однако, в производственных условиях при работе с постоянными магнитами, у работающих могут возникнуть нарушения в состоянии здоровья (уплощение ладоней, нарушения в вегетативной нервной системе и др.).
Постоянные магнитные поля могут быть однородными и неоднородными, пульсирующими и т.д. и характеризуются напряженностью, магнитным потоком, магнитной проницаемостью и др.).
Установлены ПДУ постоянных магнитных полей на рабочих местах - СП 1792-77.
Воздействие на человека электромагнитных полей промышленной частоты и радиочастот
Линии электропередачи, электрооборудование, различные электроприборы — все технические системы, генерирующие, передающие и использующие электромагнитную энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля (переменные электрические и неразрывно связанные с ними переменные магнитные поля).
Действие на организм человека электромагнитных полей определяется частотой излучения, его интенсивностью, продолжительностью и характером действия, индивидуальными особенностями организма. Спектр электромагнитных полей включает низкие частоты до 3 Гц, промышленные частоты от 3 до 300 Гц, радиочастоты от 30 Гц до 300 МГц, а также относящиеся к радиочастотам ультравысокие (УВЧ) частоты от 30 до 300 МГц и сверхвысокие (СВЧ) частоты от 300 МГц до 300 ГГц.
Электромагнитное излучение радиочастот широко используется в связи, телерадиовещании, в медицине, радиолокации, радионавигации и др.
Электромагнитные поля оказывают на организм человека тепловое и биологическое воздействие. Переменное электрическое поле вызывает нагрев диэлектриков (хрящей, сухожилий и др.) за счет токов проводимости и за счет переменной поляризации. Выделение теплоты может приводить к перегреванию, особенно тех тканей и органов, которые недостаточно хорошо снабжены кровеносными сосудами (хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь). Наиболее чувствительны к биологическому воздействию радиоволн центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. При длительном действии радиоволн не слишком большой интенсивности (порядка 10 Вт/м2) появляются головные боли, быстрая утомляемость, изменение давления и пульса, нервно-психические расстройства. Может наблюдаться похудение, выпадение волос, изменение в составе крови.
Воздействие СВЧ-излучения интенсивностью более 100 Вт/м2 может привести к помутнению хрусталика глаза и потере зрения, тот же результат может дать длительное облучение умеренной интенсивности (порядка 10 Вт/м2), при этом возможны нарушения со стороны эндокринной системы, изменения углеводного и жирового обмена, сопровождающиеся похудением, повышение возбудимости, изменение ритма сердечной деятельности, изменения в крови (уменьшение количества лейкоцитов).
Действию электромагнитных полей промышленной частоты человек подвергается в производственной, городской и бытовой зонах. Санитарными нормами установлены предельно допустимые уровни напряженности электрического поля внутри жилых зданий, на территории жилой зоны. Люди, страдающие от нарушений сна и головных болей, должны перед сном убирать или отключать от сети электрические приборы, генерирующие электромагнитные поля.
Воздействие электромагнитных полей может быть изолированным — от одного источника, сочетанным — от двух и более источников одного частотного диапазона, смешанным — от двух и более источников электромагнитных полей различных частотных диапазонов, и комбинированным — в случае одновременного действия какого-либо другого неблагоприятного фактора.
Воздействие может быть постоянным или прерывистым, общим (облучается все тело) или местным (часть тела). В зависимости от места нахождения человека относительно источника излучения он может подвергаться воздействию электрической или магнитной составляющих поля или их сочетанию, а в случае пребывания в волновой зоне — воздействию сформированной электромагнитной волны. Контроль уровней электрического поля осуществляется по значению напряженности электрического поля, выраженной в В/м. Контроль уровней магнитного поля осуществляется по значению напряженности магнитного поля, выраженной в А/м.
Энергетическим показателем для волновой зоны излучения является плотность потока энергии, или интенсивность, — энергия, проходящая через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения электромагнитной волны за одну секунду. Измеряется в Вт/м2. Нормирование уровней в соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96.
Длительное действие электрических полей может вызывать головную боль в височной и затылочной области, ощущение вялости, расстройство сна, ухудшение памяти, депрессию, апатию, раздражительность, боли в области сердца. Для персонала ограничивается время пребывания в электрическом поле в зависимости от напряженности поля (180 минут в сутки при напряженности 10 кВ/м, 10 минут в сутки при напряженности 20 кВ/м).
Воздействие электромагнитного излучения оптического диапазона
Электромагнитные волны в диапазоне от 400 до 760 нм называются световыми. Они действуют непосредственно на человеческий глаз, производя специфическое раздражение его сетчаткой оболочки, ведущее к световому восприятию. Тесно примыкают к видимому спектру электромагнитные волны с длиной волны менее 400 нм — ультрафиолетовое излучение, и с длиной волны более 800 нм — инфракрасное излучение. Все эти виды излучения не имеют принципиального различия по своим физическим свойствам и относятся к оптическому диапазону электромагнитных волн. Человеческий организм приспособился к восприятию естественного светового излучения и выработал средства защиты при превышении интенсивности излучения допустимого уровня: сужение зрачка, уменьшение чувствительности за счет перестройки восприятия.
Современные технические средства позволяют усиливать оптическое излучение, уровень которого может значительно превышать адаптационные возможности человека. С 60-х годов в нашу жизнь вошли оптические квантовые генераторы или лазеры.
Лазер — устройство, генерирующее направленный пучок электромагнитного излучения оптического диапазона. Широкое применение лазеров обусловлено возможностью получить большую мощность, монохроматичностью излучения, малой расходимостью луча (при освещении лазером с земли спутника на высоте 1000 км образуется пятно света диаметром всего 1,2 м). Лазеры применяются в системах связи, навигации, в технологии обработки материалов, в медицине, в контрольно-измерительной технике, в военной технике и многих других областях. В зависимости от используемого активного элемента лазеры оптического диапазона генерируют излучение от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области. Так, азотный лазер генерирует излучение в ультрафиолетовой области, аргоновый — в синезеленой области спектра, рубиновый — в красной, лазер на двуокиси углерода — в инфракрасной области.
По режиму работу лазеры делятся на импульсные и непрерывного действия. Лазеры могут быть малой и средней мощности, мощные и сверхмощные. Большую мощность легче получить в импульсном режиме. Для обработки материалов в технологических установках в импульсе длительностью порядка миллисекунд излучается энергия от единиц до десятков джоулей. За счет фокусировки достигается высокая плотность энергии и возможность точной обработки материалов (резка, прошивка отверстий, сварка, термообработка).
Под действием лазерного излучения происходит быстрый нагрев, плавление и вскипание жидких сред,
что особенно опасно для биологических тканей. Особенно уязвимы глаза и кожа. Непрерывное лазерное излучение оказывает в основном тепловое действие, приводящее к свертыванию белка и испарению тканевой жидкости. В импульсном режиме возникает ударная волна, импульс сжатия вызывает повреждение глубоко лежащих органов, сопровождающееся кровоизлияниями. Лазерное излучение оказывает воздействие на биохимические процессы. В зависимости от энергетической плотности облучения может быть временное ослепление или термический ожог сетчатки глаз, в инфракрасном диапазоне - помутнение хрусталика.
Повреждение кожи лазерным излучением имеет характер термического ожога с четкими границами, окруженными небольшой зоной покраснения. Могут проявиться вторичные эффекты — реакция на облучение: сердечно-сосудистые расстройства и расстройства центральной нервной системы, изменения в составе крови и обмене веществ.
Предельно допустимые уровни интенсивности лазерного облучения зависят от характеристик излучения (длины волны, длительности и частоты импульсов, длительности воздействия) и устанавливаются таким образом, чтобы исключить возникновение биологических эффектов для всего спектрального диапазона и вторичных эффектов для видимой области длин волн.
Эксплуатация лазеров должна осуществляться в отдельных помещениях, снабженных вентиляцией, удаляющей вредные газы и пары с рабочего места.
Ограждения и экраны должны предохранять окружающих от прямых и отраженных лазерных лучей.
Ультрафиолетовое излучение не воспринимается органом зрения. Жесткие ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 290 нм задерживаются слоем озона в атмосфере. Лучи с длиной волны более 290 нм, вплоть до видимой области, сильно поглощаются внутри глаза, особенно в хрусталике, и лишь ничтожная доля их доходит до сетчатки. Ультрафиолетовое излучение поглощается кожей, вызывая покраснение (эритему) и активизируя обменные процессы и тканевое дыхание. Под действием ультрафиолетового излучения в коже образуется меланин, воспринимающийся как загар и защищающий организм от избыточного проникновения ультрафиолетовых лучей.
Ультрафиолетовое излучение может привести к свертыванию (коагуляции) белков и на этом основано его бактерицидное действие. Профилактическое облучение помещений и людей строго дозированными лучами снижает вероятность инфицирования. Недостаток ультрафиолета неблагоприятно отражается на здоровье, особенно в детском возрасте. От недостатка солнечного облучения у детей развивается рахит, у шахтеров появляются жалобы на общую слабость, быструю утомляемость, плохой сон, отсутствие аппетита. Это связано с тем, что под влиянием ультрафиолетовых лучей в коже из провитамина образуется витамин Д, регулирующий фосфорно-кальциевый обмен. Отсутствие витамина Д приводит к нарушению обмена веществ. В таких случаях (например, во время полярной ночи на крайнем Севере) применяется искусственное облучение ультрафиолетом как в лечебных целях, так и для общего закаливания организма.
Избыточное ультрафиолетовое облучение во время высокой солнечной активности вызывает воспалительную реакцию кожи, сопровождающуюся зудом, отечностью, иногда образованием пузырей и рядом изменений в коже и в более глубоко расположенных органах.
Длительное действие ультрафиолетовых лучей ускоряет старение кожи, создает условия для злокачественного перерождения клеток.
Ультрафиолетовое излучение от мощных искусственных источников (святящаяся плазма сварочной дуги, дуговой лампы, дугового разряда короткого замыкания и т. п.) вызывает острые поражения глаз — электроофтальмию. Через несколько часов после воздействия появляется слезотечение, спазм век, резь и боль в глазах, покраснение и воспаление кожи и слизистой оболочки век. Подобное явление наблюдается также в снежных горах из-за высокого содержания ультрафиолета в солнечном свете.
В производственных условиях устанавливаются санитарные нормы интенсивности ультрафиолетового облучения, обязательным является применение защитных средств (очки, маски, экраны) при работе с ультрафиолетом.
Инфракрасное излучение производит тепловое действие.
Инфракрасные лучи довольно глубоко (до 4 см) проникают в ткани организма, повышают температуру облучаемого участка кожи, а при интенсивном облучении всего тела повышают общую температуру тела и вызывают резкое покраснение кожных покровов. Чрезмерное воздействие инфракрасных лучей (вблизи от мощных источников тепла, в период высокой солнечной активности) при повышенной влажности может вызвать нарушение терморегуляции — острое перегревание, или тепловой удар. Тепловой удар — клинически тяжелый симптомокомплекс, характеризующийся головной болью, головокружением, учащением пульса, затемнением или потерей сознания, нарушением координации движений, судорогами. Первая помощь при тепловом ударе требует удаления от источника излучения, охлаждения, создания условий для улучшения кровоснабжения головного мозга, врачебной помощи.
- Т.А. Хван, п.А. Хван
- Введение
- Раздел 1 человек и среда обитания
- 1.1. Анатомно-физиологические механизмы безопасности и защиты человека от негативных воздействий
- Действие симпатической и парасимпатической нервной системы на различные органы
- 1.2. Основы физиологии труда
- 1.3. Микроклимат и комфортные условия жизнедеятельности
- Характеристика отдельных категорий работ
- Оптимальные величины параметров микроклимата в производственных помещениях
- Рекомендуемые величины тнс-индекса для профилактики перегревания
- 1.4. Освещение. Требования к системам освещения
- 1.5. Человек и биосфера
- 1.6. Антропогенное воздействие на природную среду
- 1.7. Региональный комплекс негативных факторов
- Основные предприятия-загрязнители
- Объем выбросов от автотранспорта
- Объем выбросов от предприятий
- 1.8. Стихийные явления — источник естественных негативных факторов
- 1.9. Источники негативных факторов бытовой среды
- Раздел 2 воздействие негативных факторов на человека и срелу обитания
- 2.1. Классификация негативных факторов в системе «человек - среда обитания»
- 2.2. Принципы нормирования опасных и вредных факторов
- 2.3. Вредные химические вещества
- 2.4. Механические колебания, воздействие на человека
- 2.5. Электромагнитные поля. Воздействие на человека статических электрических и постоянных магнитных полей
- 2.6. Электрический ток. Воздействие на человека электрического тока
- 2.7. Ионизирующее излучение и его действие на организм
- Раздел 3 безопасность и экологичность технических систем
- 3.1. Потенциальная опасность и риск. Причины появления опасности
- 3.2 Методы оценки опасных ситуаций
- Вероятность индивидуального смертельного риска в различных сферах деятельности
- 3.3. Нормативные показатели безопасности технических систем
- 3.4. Методы повышения безопасности технических систем и технологических процессов
- Раздел 4 принципы обеспечения безопасности населения и территорий в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени
- 4.1. Классификация чс мирного времени, терминология, статистика
- Статистические данные о частоте катастроф (%)
- Крупнейшие природные катастрофы XX века
- Характеристика жертв при техногенных катастрофах (средние данные литературы)
- Статистические данные о землетрясениях
- Статистические данные о наводнениях на территории нашей страны
- Статистические данные о снегопадах, селях, лесных пожарах
- 4.2. Радиационно-опасные объекты (роо)
- Выбросы рв, представляющие угрозу для населения
- Прогнозируемые уровни облучения, при которых необходимо срочное вмешательство
- Уровни хронического облучения, при котором необходимы меры защиты
- 4.3. Химически опасные объекты
- 4.4. Особенности аварий и катастроф на пожаро-взрывоопасных объектах
- Способы прекращения горения
- 4.5. Обеспечение безопасности процесса уничтожения запасов химического оружия
- Распределение запасов химического оружия по местам хранения
- 4.6. Основные принципы предупреждения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера
- 4.7. Краткая характеристика терроризма и некоторые аспекты обеспечения безопасности населения
- 4.8. Чрезвычайные ситуации военного времени
- Характерные особенности современных войн
- Структура людских потерь (%) в очаге ядерного поражения
- 4.9. Основные принципы защиты населения при чрезвычайных ситуациях в мирное и военное время
- Раздел 5 мелицинская характеристика состояний, требующих оказания первой медицинской помощи и методы оказания первой медицинской помощи
- 5.1. Краткая медицинская характеристика ран и первая помощь при ранах
- 5.2. Краткая медицинская характеристика кровотечений и первая помощь при кровотечениях
- 5.3. Краткая медицинская характеристика переломов и первая медицинская помощь при переломах
- 5.4. Краткая медицинская характеристика ожогов и первая помощь при ожогах
- 5.5. Электротравма и первая медицинская помощь при электротравмах
- 5.6. Первая медицинская помощь при шоке
- Раздел 6. Управление безопасностью жизнедеятельности
- 6.1. Правовые, нормативно-технические и организационные основы обеспечения бжд
- 6.2. Экономические последствия и материальные затраты на обеспечение бжД
- Содержание
- Раздел 1. Человек и среда обитания …………………....................................................................5
- Раздел 2. Воздействие негативных факторов на человека и среду обитания………37
- Раздел 3. Безопасность и экологичность технических систем……………………………51
- Раздел 4. Принципы обеспечения безопасности населения и территорий в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени ……………………………………………57
- Раздел 5. Медицинская характеристика состояний, требующих оказания первой медицинской помощи и методы оказания первой медицинской помощи…………….....76
- Раздел 6. Управление безопасностью жизнедеятельности ....................................................... 86