Инфразвук – звуковые колебания и волны с частотами, ниже полосы слышимых человеческим ухом звуковых (акустических частот).

Источники инфразвука могут быть как природные явления и процессы (естественные источники), так и искусственные (техногенные), возникающие в результате производственно – технической и научной деятельности людей.

Природные низкочастотные колебания широко представлены в окружающей среде (землетрясения, извержения вулканов, грозовые разряды, штормы, ветры). Однако все эти источники локализованы в пространстве и времени, не оказывая глобального влияния на жизнь людей и образуют природный инфразвуковой фон.

В настоящее время наблюдается увеличение инфразвукового фона в окружающей среде в связи с развитием промышленного производства и транспорта. К основным техногенным источникам инфразвуковых колебаний относятся:

1. Производственный инфразвук, генерируемый различным оборудованием, расположенным на промплощадках предприятий. Наиболее характерными источниками производственного инфразвука являются металлургические предприятия, для которых зафиксирован инфразвук с частотами 8-16 Гц и уровнем 97-107 дБ.
2. Наземные транспортные средства. Высокие уровни инфразвука до 100 -120 дБ в диапазоне 2-16 Гц фиксируются на транспортных магистралях.

Инфразвук относится к наименее изученным вредным и опасным факторам загрязнения окружающей среды. Характерной особенностью инфразвука является большая длина волны и малая частота колебаний, что позволяет инфразвуковым волнам распространяться в воздушной среде на большие расстояния с небольшой потерей энергии.

В настоящее время накоплены данные, свидетельствующие о том, что инфразвук оказывает выраженное неблагоприятное воздействие на человеческий организм, особенно на психоэмоциональную сферу, влияют на работоспособность, сердечно-сосудистую и эндокринную систему. Люди, проживающие в крупных городах, попадают под постоянное воздействие низкочастотных колебаний различных уровней, результатом которого является накапливаемое возбуждение и раздражительность, происходит формирование психологического типа «человека большого города».

Санитарно-гигиеническое нормирование воздействия инфразвука на организм человека производится в соответствии с нормативным документом СанПиН 2.2.4./2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки» [8].

Нормируемыми показателями для инфразвука являются:

· уровни звукового давления, измеряемые в дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц;

· уровень звукового давления (при одночисловой оценке) в дБ, измеренный по шкале шумомера "линейная".

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки, приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3. Предельно допустимые уровни инфразвука

Назначение помещения	Уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц, дБ	Уровень звукового давления (при одночисловой оценке) измеренный по шкале шумомера "линейная", дБ.
Работы с различной степенью тяжести и напряженности трудового процесса в производственных помещениях и на территории предприятий: - работы различной степени тяжести; - работы различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности.
Территория жилой застройки
Помещения жилых и общественных зданий

 

Ультразвук – упругие колебания звуковой волны частотами от 16 кГц до 100 МГц и выше. Частота ультразвуковых колебаний лежит выше полосы слышимых человеческим ухом звуковых (акустических частот).

Высокая частота колебаний ультразвуковых волн способствует их колебаний (снижение амплитуды колебаний) вследствие трансформации звуковой энергии в тепловую.

Источниками ультразвука являются:

· производственное оборудование, в котором генерируется ультразвук для проведения технологических процессов, контроля и измерений;

· производственное оборудование, при эксплуатации которого ультразвук возникает как сопутствующий фактор;

· медицинское ультразвуковое оборудование.

По способу распространения ультразвук подразделяется на распространяющийся воздушным путем (воздушный ультразвук) и ультразвук, распространяющийся контактным путем при соприкосновении частей тела человека с источником ультразвука, жидкими и твердыми средами (контактный ультразвук).

Низкочастотные ультразвуковые колебания (частота до 100 кГц) способны распространяться воздушным путем, высокочастотные – только контактным путем.

При действии на биологические объекты (в том числе и на человека) в органах и тканях может возникать разность давлений до 0,1 Па, что при небольших интенсивностях ультразвука способствует лучшему обмену веществ и лучшему кровоснабжению тканей. Повышение интенсивности ультразвуковых колебаний приводит к явлению акустической кавитации, сопровождающейся разрушением клеток и тканей.

Общие требования к безопасному воздействию ультразвуковых колебаний установлены ГОСТ 12.1.001-89 ССБТ. «Ультразвук. Общие требования безопасности» [9] и распространяются на ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 11,2 кГц до 1000 МГц, передающиеся в воздушной, жидкой и твердой средах. Стандарт устанавливает допустимые уровни ультразвука на рабочих местах, требования к ультразвуковым характеристикам оборудования, методам контроля и защиты от ультразвука.

Допустимые уровни воздушного ультразвука на рабочих местах:

· частота 12,5 кГц – 80 дБ;

· частота 16 кГц – 90 дБ;

· частота 20 кГц – 100 дБ;

· частота 25 кГц – 105 дБ;

· частота 31,5-100 кГц – 110 дБ.

Электромагнитное загрязнение.

В процессе жизнедеятельности человек постоянно испытывает воздействие естественного электромагнитного фона, к которому он как биологических вид адаптировался (приспособился) в процессе эволюции. В настоящее время вследствие научно - технического прогресса электромагнитный фон Земли претерпел существенные изменения. В его составе появились электромагнитные излучения таких длин волн, которые имеют искусственное происхождение в результате техногенной деятельности. В результате спектральная (частотная) интенсивность техногенных источников электромагнитного поля может существенно отличаться от естественного фона, к которому в процессе эволюции приспособились человек и другие виды живых организмов.

Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными телами, представляющая собой совокупность электрического и магнитного полей. В пространстве электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн (электромагнитное излучение).

Любое техническое устройство, использующее или вырабатывающее электрическую энергию, является источником электромагнитных полей, излучаемых во внешнюю среду. К основным источникам электромагнитных полей техногенного происхождения относятся телевизионные и радиолокационные станции, мощные радиотехнические объекты, промышленное электротехническое оборудование, электротермические установки, высоковольтные линии электропередач технической частоты, установки радиоэлектронного противодействия (стационарные и передвижные) и т.п.

Электромагнитные поля характеризуются следующими параметрами:

1. Частота электромагнитного поля и длина волны электромагнитного излучения.

2. Интенсивность электромагнитного поля.

Частота электромагнитного поля характеризует частоту электромагнитных колебаний и измеряется в герцах (Гц), килогерцах (1 кГц = 10³ Гц), мегагерцах (1 МГц = 10⁶ Гц), гигагерцах (1ГГц = 10⁹ Гц).

Электромагнитные поля с частотой, равной нулю, называются статическими электромагнитными полями (электростатическое и магнитостатическое).

Длиной волны электромагнитного излучения называется расстояние, на которое распространяется фронт электромагнитного поля за время равное периоду электромагнитного колебания. Длина волны зависит от частоты электромагнитного поля и скорости распространения электромагнитного поля в пространстве (воздушной среде). Длина волны измеряется в метрах (м),

В зависимости от частоты и длины волны излучения электромагнитных полей подразделяются на следующие диапазоны:

1. Радиоволны – сверхдлинные (до 30 кГц, более 10 000 м), длинные (30 кГц – 300 кГц, от 1 до 10 000 м), средние (300 кГц – 3 МГц, от 100 м до 1 000 м), короткие (3 МГц – 30 МГц, от 10 м до 100 м), ультракороткие (30 МГц – 150 ГГц, от 2×10^{-3 м до 10 м).}

2. Оптическое излучение – инфракрасное (150 ГГц – 4,29×10⁴ ГГц, от 780×10^{-9 м до 2}×10^{-3 м), видимое (4,29}×10⁴ ГГц – 7,5×10⁴ ГГц, от 380×10^{-9 м до 780}×10^{-9 м), ультрафиолетовое (7,5}×10⁴ ГГц - 3×10⁷ ГГц, от 10×10^{-9 м до 380}×10^{-9 м).}

3. Ионизирующее – рентгеновское (3×10⁷ ГГц - 6×10¹⁰ ГГц, 5×10^{-12 м до 10}×10^{-9 м), гамма-излучение (более 6}×10¹⁰ ГГц, менее 5×10^{-12 м).}

Интенсивность электромагнитного поля в диапазоне до 300 МГц характеризуется:

· среднеквадратичным значением напряженности электрического поля в вольтах на метр (В/м);

· среднеквадратичным значением напряженности магнитного поля в амперах на метр (А/м), либо значением магнитной индукции в тесла (Тл).

Интенсивность электромагнитного поля в диапазоне 300 МГц – 300 ГГц характеризуется плотностью потока энергии в ваттах на квадратный метр (Вт/м²).

Нахождение в зоне с повышенными уровнями электромагнитных полей в течение определённого времени приводит к ряду неблагоприятных последствий: наблюдается усталость, тошнота, головная боль. При значительных превышениях нормативов возможны повреждение сердца, мозга, центральной нервной системы. Излучение может влиять на психику человека, появляется раздражительность, человеку трудно себя контролировать. В литературе приводятся сведения о том, что электромагнитное поле мобильных аппаратов вызывает изменения в подсистеме кровообращения головного мозга, а также изменения в биоэлектрической активности мозга [10].

Нормирование уровня воздействия электромагнитного излучения производится отдельно для производственного персонала и населения. При этом учитывается, что облучение населения может производиться круглосуточно, а производственный персонал попадает под действие электромагнитных полей только ограниченное время в производственных условиях. Вследствие этого, предельно допустимые уровни воздействия для производственного персонала в 2 – 3 раза выше, чем для населения.

В Российской Федерации предельно допустимые уровни воздействия электромагнитных полей установлены в соответствии с нормативным документом «Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.2.4.1191- 03. Электромагнитные поля в производственных условиях» [11].

 

Излучения оптического диапазона (инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое) включают электромагнитные излучения частотой от 150 ГГц до 3×10⁷ ГГц и длиной волн от 780×10^{-9 м до 2}×10^{-3 м.}

Длинноволновое инфракрасное и коротковолновое ультрафиолетовое излучение представляют собой невидимые для глаз электромагнитные волны. К числу естественных источников инфракрасного и ультрафиолетового излучения относится Солнце.

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение испускают нагретые тела, при этом, чем выше температура тела, тем больше в спектре излучения ультрафиолетовой компоненты.

Техногенными источниками инфракрасного излучения являются различные процессы и оборудование, в которых происходит трансформация (преобразование) части энергии (механической, химической, электрической, ядерной) в энергию инфракрасного излучения – электронагревательные приборы, печи с использованием жидкого, твердого и газообразного топлива, электропечи, электротехническое оборудование и электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, атомные реакторы.

Инфракрасное излучение при прохождении через слой воздуха не поглощается его основными составляющими (кислород, азот, аргон). Поглощение инфракрасного излучения в воздухе связано с наличием в нем примесей (пары воды, углекислый газ). В результате при прохождении инфракрасного излучения через воздух он почти не нагревается.

Спектр инфракрасного излучения по особенностям его воздействия на биологические объекты и организм человека разделяется на коротковолновое с длинами волн до 1,4×10^{-6 м, средневолновое с длинами волн 1,4}×10^{-6 м - 3}×10^{-6 м и длинноволновое с длинами волн больше 3}×10^{-6 м.}

Наиболее опасным в части воздействия на живые организмы является инфракрасное излучение (коротковолновое инфракрасное излучение), которое способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях, вызывая их термическое повреждение.

Техногенными источниками ультрафиолетового излучения являются источники, имеющие температуру выше 2000^оС (электрическая дуга от сварочных работ, расплавленный металл, лазерные установки), ртутные выпрямители, люминесцентные источники освещения (газоразрядные лампы).

Спектр ультрафиолетового излучения по особенностям его воздействия на биологические объекты и организм человека разделяется на три области: УФ-А (длины волн 0,315–0,4 ×10^{-7 м), УФ-В (длины волн 0,28–0,315} ×10^{-7 м), УФ-С (длины волн 0,2-0,28}×10^{-7 м). Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,2}×10^{-7 м сильно поглощается воздухом и, поэтому может распространяться только в вакууме.}

Наиболее опасным является ультрафиолетовое излучение областей УФ-В и УФ-С. Наиболее чувствительными к воздействию ультрафиолетового излучения являются органы зрения и кожные покровы. Кроме того, коротковолновое ультрафиолетовое излучение от производственных источников влияет на состав атмосферного воздуха, инициируя реакции образования высокотоксичных газов – озона и оксидов азота.

Нормирование уровня воздействия от инфракрасного и ультрафиолетового излучения производится только для производственного персонала. В Российской Федерации предельно допустимые уровни воздействия инфракрасного и ультрафиолетового излучения установлены в соответствии с нормативными документами «Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.4.548- 96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» [12], «Санитарные нормы. СН 4557-88. Ультрафиолетовое излучение в производственных помещениях» [13] и ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования в области рабочей зоны» [14].

Нормирование уровня воздействия осуществляется по интенсивности допустимых потоков излучения (Вт/м²) с учетом их спектрального состава, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды и продолжительности воздействия в течении рабочей смены:

Инфракрасное излучение

· интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, «открытое» пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз;

· интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50 % поверхности тела и более, 70 Вт/м2 - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50 % и 100 Вт/м² - при облучении не более 25 % поверхности тела;

Ультрафиолетовое излучение

· интенсивность облучения работающих при наличии незащищенных участков поверхности кожи не более 0,2 м² и периода облучения до 5 мин, длительности пауз между ними не менее 30 мин и общей продолжительности воздействия за смену до 60 мин - не должна превышать 50,0 Вт/м² (область УФ-А), 0,05 Вт/м² (область УФ-В), 0,001 Вт/м² (область УФ-С).

· интенсивность ультрафиолетового облучения работающих при наличии незащищенных участков поверхности кожи не более 0,2 м² (лицо, шея, кисти рук и др.), общей продолжительности воздействия излучения 50% рабочей смены и длительности однократного облучения свыше 5 мин и более не должна превышать 10,0 Вт/м² (область УФ-А), 0,01 Вт/м² (область УФ-В). Излучение в области УФ-С при указанной продолжительности не допускается;

· при использовании специальной одежды и средств защиты лица и рук, не пропускающих излучение (спилк, кожа, ткани с пленочным покрытием и т.п.), допустимая суммарная интенсивность облучения в области УФ-В и УФ-С (200-315 нм) не должна превышать 1 Вт/м².

Ионизирующим излучением называется любое излучение, взаимодействие которого со средой (в том числе атмосферным воздухом) приводит к ионизации молекул и атомов (образование положительно и отрицательно заряженных ионов).

При оценке физического (энергетического) загрязнения атмосферного воздуха принимается во внимание электромагнитное рентгеновское и g-излучение, как наиболее проникающее и распространяющееся через воздушную среду.

Базовой величиной, используемой при количественных оценках воздействия ионизирующего излучения на человека является поглощенная доза, представляющая собой отношение энергии поглощенного телом излучения к массе этого тела. Единицей измерения поглощенного дозы является грей (Гр), равный 1 джоулю (Дж) энергии, поглощенной 1 кг вещества.

Биологическое воздействие ионизирующего излучения зависит не только от поглощенной телом энергии излучения, но и от глубины проникновения в живой организм, а также от особенностей органов и тканей, подвергшихся воздействию излучения. Количественной оценкой биологического воздействия ионизирующего излучения являются эквивалентная и эффективная дозы. Единицей измерения этих доз является зиверт (Зв).

Для количественной оценки ионизирующего действия рентгеновского и g-излучения применяется понятие экспозиционной дозы, которая характеризует суммарный заряд вторичных частиц (ионов), образующихся при поглощении излучения воздухом. Единицей измерения экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной, часто используемой единицей измерения экспозиционной дозы является рентген (Р). 1 рентген равен 2,56×10^-4 Кл/кг.

Человек и другие виды живых организмов постоянно подвергаются действию фонового ионизирующего излучения, связанного с проникновением в земную атмосферу космического излучения, а также с излучением горных пород, содержащих естественные радионуклиды (уран U, торий Th, радий Ra, радон Rn).

В таблице 6.4 приведены данные по максимальным величинам поглощенных доз g-излучения в воздухе помещений от природных радионуклидов, содержащихся в наиболее распространенных строительных материалах [15].

Таблица 6.4 – Мощность поглощенной дозы g-излучения (Dп) в воздухе помещений, обусловленной применением различных строительных материалов

Строительный материал	Мощность поглощенной дозы g-излучения (Dп), 10^8 Гр/час
Гранит	28-45
Вулканический туф
Кирпич	13-33
Бетон	15-21
Известняк	5,0
Гипс	4,0
Древесина	Меньше 0,4

Из таблицы 6.4 хорошо видно, что с позиций радиационной экологии проживание и пребывание людей в деревянных зданиях, предпочтительнее.

Научно – технический прогресс в настоящее время привел к возрастанию радиационного фона за счет широкого применения искусственных источников ионизирующего излучения (рентгеновские установки, медицинское оборудование, использующее искусственные радионуклиды, технические устройства содержащие искусственные радионуклиды (датчики дыма, анализаторы состава потоков материалов, плотномеры и уровнемеры и т.д.), электронные приборы, испускающие ионизирующее излучение, которое возникает при торможении потоков электронов.

Ионизирующее излучение представляет серьезную опасность для живых организмов биосферы, в особенности для человека. Энергии ионизирующих излучений достаточно для того, чтобы вызвать разрушение атомных и молекулярных связей в живой клетке, что приводит к ее повреждению или гибели. В результате сложных биофизических и биохимических процессов, возникающих под действием ионизирующих излучений, в живых организмах могут образовываться различные соединения не свойственные здоровой ткани. Ионизирующее излучение при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням:

· детерминированные (неизбежные) пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.), возникающие при облучении большими дозами;

· стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни), возникают при облучении малыми дозами (сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определенный риск возникновения стохастических эффектов).

.

Для контроля и нормирования воздействия ионизирующих излучения на организм человека в Российской Федерации применяются следующие нормативные документы:

1. Санитарные правила радиационной безопасности СП 2.6.758-99 «Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) [16].

2. СП 2.6.1.799-99 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ – 99) [17].

В соответствии с нормативными документами устанавливаются различные дозовые пределы облучения в зависимости от категории облучаемых лиц [16]:

· лица (персонал), работающие с техногенными источниками излучения (группа А);

· лица (персонал), находящиеся по условиям работы в сфере воздействия техногенных источников излучения (группа Б);

· все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Максимально допустимые значения эффективных доз ионизирующего излучения составляют:

· для группы А – 20 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год;

· для группы Б – 5 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 12,5 мЗв в год;

· для всего населения - 1 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год.

Данные нормы распространяются на следующие виды воздействия ионизирующего излучения на человека:

· в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников излучения;

· в результате радиационной аварии;

· от природных источников излучения;

· при медицинском облучении.

Согласно Государственного доклада «О состоянии окружающей природной среды и влияние факторов среды на здоровье населения Свердловской области в 2007 году» в 2007 году индивидуальные эффективные дозы облучения на одного жителя от всех дозообразующих факторов по административным территориям составили от 2,40 до 5,61 мЗв/год (при средней областной величине 4,23 мЗв/год) [18].

К территориям с повышенными суммарными индивидуальными нагрузками (превышающими среднеобластные на 10 % и более) относятся 16 территорий: город Каменск-Уральский, Артемовский городской округ, Режевской городской округ, Кировградский город­ской округ, Качканарский городской округ, городской округ Первоуральск, Североуральский городс­кой округ, Серовский городской округ, городской округ Краснотурьинск, Алапаевское муниципальное образование, Невьянский городской округ, Сысертский городской округ, Туринский городской округ, Белоярский городской округ, Новолялинский городской округ и Шалинский городской округ. В пере­численных муниципальных образованиях проживает 1,162 млн. человек (26,4% населения области).

В структуре суммарной дозы облучения населения области, как и на протяжении многих лет, основ­ной вклад вносят медицинский (вклад 21,47%) и природный (78,28%) факторы. На долю предприятий, использующих источники ионизирующего излучения приходится 0,02% от суммарной дозы облучения.