Влияние электромагнитных излучений

Спектр электромагнитного излучения природного и техногенного происхожде-ния, оказывающий влияние на человека как в условиях быта, так и в производственных условиях, имеет диапазон волн от тысяч километров (переменный ток) до триллионной части миллиметра (космические энергетические лучи). Характер воздействия на чело-века электромагнитного излучения в разных диапазонах различен. В связи с этим зна-чительно различаются и требования к нормированию раз­личных диапазонов электро-магнитного излучения.

В производственных условиях на работающего оказывает воздействие широкий спектр электромагнитного излучения. В зависимости от диапазона длин волн различа-ют: электромагнитное излучение ра­диочастот (10⁷...10^-4 м), инфракрасное излучение (<10^-4...7,5×10^-7 м), видимую область (7,5×10^-7...4×10^-4 м), ультрафиолетовое излучение

(< 4×10^-7...10^-9 м), рентгеновское излучение, гамма-излучение (< 10^-9 м) и др.

Электромагнитное поле (ЭМП) диапазона радиочастот. Оно обла­дает рядом свойств, которые широко используются в отраслях эконо­мики. Эти свойства (способность нагревать материалы, распрост­ранение в пространстве и отражение от границы раздела двух сред, взаимодействие с веществом) делают использование ЭМП диапазона радиочастот весьма полезным и перспективным в промышленности, науке, технике, медицине.

Источниками ЭМП этого вида являются приборы, применяемые в промышлен-ности для индукционного нагрева металлов и полупровод­ников (в таких технологиче-ских процессах, как закалка и отпуск деталей, накатка твердых сплавов на режущий ин-струмент, плавка металлов и полупроводников, очистка полупроводников, выращива-ние полупроводниковых кристаллов и пленок), а также приборы диэлект­рического на-грева, применяемые для сварки синтетических материа­лов, прессовки синтетических порошков. Свойства электромагнитных волн распространяться в пространстве и отра-жаться от границы раздела сред широко используют в таких областях, как радиосвязь, телевиде­ние, радиолокация, дефектоскопия и других, поэтому телевизионные и радио-локационные станции, антенны радиосвязи являются также мощными источниками ЭМП диапазона радиочастот. Различают тех­нологические и паразитные источники ЭМП. К последним относятся выносные согласующие трансформаторы, выносные ба-тареи конден­саторов, фидерные линии, щели в обшивке установок.

В радиоаппаратуре всех диапазонов частот к технологическим источникам относятся антенны, петли связи, к паразитным — щели в обшивках генераторов, неплотности соединений тракт, различные отверстия и др.

Единицами ЭМП являются: частота f (Гц), напряженность элект­рического поля Е (В/м), напряженность fH (А/м), плотность потока энергии J (Вт/м²). В ЭМП существуют три зоны, которые различаются по расстоянию от источника ЭМП.

Зона индукции имеет радиус, равный

,

где l — длина волны электромагнитного излучения. В этой зоне электромагнитная волна не сформирована и поэтому на человека действует независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей.

Зона интерференции (промежуточная) имеет радиус, определяемый по формуле

.

В этой зоне одновременно воздействуют на человека напряжен­ность электрического, магнитного поля, а также плотность потока энергии.

Дальняя зона характеризуется тем, что это зона сформиро­вавшейся электромагнитной волны. В этой зоне на человека воздей­ствуют только энергетическая составляющая ЭМП — плотность потока энергии. Если источник ЭМП имеет сверхвысокие частоты (СВЧ), то практически он создает вокруг себя зону энергетического воздействия — дальнюю зону, имеющую радиус:

.

Знание длин волн ЭМП, формируемых источником, дает возмож­ность выбора приборов контроля электромагнитного излучения. Для низкочастотных источников ЭМП (НЧ, ВЧ, УВЧ -диапазоны) необхо­димо использовать приборы, измеряющие электрическую и магнитную составляющие ЭМП, для СВЧ-диапазона — приборы, позволяющие измерять плотность потока энергии ЭМП.

Биологическое действие ЭМП радиочастот характеризуется тепло­вым действием и нетепловым эффектом. Под тепловым действием подразумевается интегральное повышение температуры тела или от­дельных его частей при общем или локальном облучении. Нетепловой эффект связан с переходом электромагнитной энергии в объекте в нетепловую форму энергии (молекулярное резонансное истощение, фотохимическая реакция и др.). Чем меньше энергия электромагнит­ного излучения, тем выше тепловой эффект, который он производит.

По своим биофизическим свойствам ткани организма неоднород­ны, поэтому мо-жет возникнуть неравномерный нагрев на границе раздела с высоким и низким содер-жанием воды, что определяет высокий и низкий коэффициент поглощения энергии. Это может привести к образованию стоячих волн и локальному перегреву ткани, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик, желчный пузырь, кишечник, семенники).

Влияние ЭМП на организм зависит от таких физических парамет­ров как длина волны, интенсивность излучения, режим облучения — непрерывный и прерывистый, а также от продолжительности воздей­ствия на организм, комбинированного действия с другими производ­ственными факторами (повышенная температура воздуха, наличие рентгеновского излучения, шума и др.), которые способны изменять сопротивляемость организма на действие ЭМП. Наиболее биологиче­ски активен диапазон СВЧ, менее активен УВЧ и затем диапазон ВЧ (длинные и средние волны), т.е. с укорочением длины волны биоло­гическая активность почти всегда возрастает. Комбинированное дей­ствие ЭМП с другими факторами производственной среды — повышенная температура (свыше 28° С), наличие мягкого рентгено­вского излучения — вызывает некоторое усиление действия ЭМП, что было учтено при гигиеническом нормировании СВЧ-поля.

Нормирование воздействия электромагнитного излучения радиоча­стот. Оценка воздействия ЭМИ РЧ на человека согласно СаНПиН 2.2.4/2.1.8.055—96 осуще-ствляется по следующим параметрам:

По энергетической экспозиции, которая опреде­ляется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем его воздействия на человека. Оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа или обучение которых связаны с необходимостью пребы-вания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ (кроме лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности) при условии прохождения этими лицами в установленном порядке предварительных и периоди­ческих медицинских осмотров по данному факто-ру и получения поло­жительного заключения по результатам медицинского осмотра.

По значениям интенсивности ЭМИ РЧ; такая оценка применяется для лиц, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ, для лиц, не проходящих предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров по данному фактору или при наличии отрицательного заключения по результатам медицинского осмотра; для работающих или учащихся лиц, не достигших 18 лет, для женщин в состоянии беременности; для лиц, находящихся в жилых, общественных и служебных зданиях и помещениях, подвергающихся воздействию внешнего ЭМИ РЧ (кроме зданий и помещений переда­ющих радиотехнических объектов); для лиц, находящихся на террито­рии жилой застройки и в местах массового отдыха.

В диапазоне частот 30 кГц...300 МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями напряженности электрического поля (Е, В/м) и напряженности магнитного поля (Н, А/м).

В диапазоне частот 300 Мгц...300 Гц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м², мкВт/см²).

Энергетическая экспозиция (ЭЭ) ЭМИ РЧ в диапазоне частот 30 кГц...300 МГц определяется как произведение квадрата напряжен­ности электрического или магнитного поля на время воздействия на человека.

Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна .

Энергетическая экспозиция, создаваемая магнитным полем, равна

В случае импульсно-модулированных колебаний оценка проводится по средней за период следования импульса мощности источника ЭМИ РЧ и, соответственно, средней интенсивности ЭМИ РЧ.

Энергетическая экспозиция за рабочий день (рабочую смену) не должна превышать значений, указанных в табл. 3.4.

Таблица 3.4. Предельно допустимые значения энергетической экспозиции

Диапазоны частот	Предельно допустимая энергетическая экспозиция
по электрической составляющей (В/м)^2 ч	по магнитной составляющей (А/м)^2 ч	по плотности потока энергии (мкВт/см^2) ч
30 кГц...3 МГц 3...30 МГц 30…50МГц 50... 300 МГц 300 МГц... 300 ГГц	20000,0 7000,0 800,0 800,0 -	200,0 Не разработаны 0,72 Не разработаны -	- - - - 200,0

 

Примечание. В настоящих Санитарных нормах и правилах во всех случаях при указа-нии диапазонов частот каждый диапазон исключает нижний и включает верхний предел частоты.

Предельно допустимые значения интенсивности ЭМИ РЧ (Е _пду, Н _пду, ППЭ_пду) в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня (рабочей смены) и допустимое время воздействия в зависимости от интенсивности ЭМИ РЧ определяются по формулам:

; ;

; ;

,

Предельно допустимая интенсивность воздействия от антенн, ра­ботающих в режиме кругового обзора, или сканирования с частотой не более 1 Гц и скважностью не менее 20 определяется по формуле:

,

где К — коэффициент ослабления биологической активности преры­вистых воздействий, равный 10.

Независимо от продолжительности воздействия интенсивность не должна превышать максимальных значений (например, 1000 мкВт/см² для диапазона частот 300 МГц...300 ГГц).

Для случаев локального облучения кистей рук при работе с микрополосковыми СВЧ-устройствам и предельно допустимые уровни воз­действия определяются по формуле

.

где К₁ — коэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5. При этом плотность потока энергии на кистях рук не Должна превышать 5000 мкВт/см².

Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ должны, как правило, определяться, исходя из предположения, что воздействие имеет место в течение всего рабочего дня (рабочей смены).

Сокращение продолжительности воздействия должно быть под­тверждено технологическими распорядительными документами и (или) результатами хронометража.

Лазерное излучение. Это излучение формируется в оптических квантовых генераторах (лазерах) и представляет собой оптическое когерентное излучение, характеризующееся высокой направленностью и большой плотностью энергии. Главный элемент лазера, где форми­руется излучение, — активная среда, для образования которой исполь­зуют: воздействие света нелазерных источников, электрический разряд в газах, химические реакции, бомбардировку электрическим пучком и другие методы «накачки». Активная среда (элемент), расположена между зеркалами, образующими оптический резонатор. Активной сре­дой лазера может быть твердый материал (рубины, стекло, активиро­ванное неодимом, аллюмоиттриевый гранат, пластмассы), полуп­роводники (Zn, S, ZnO, CaSe, Те, PbS, GaAs, и др.), жидкость (с редкоземельными активаторами или органическими красителями), газ (He-Ne, Ar, Kr, Xe, Ne, He-Cd, CO2 и др.) и др. Существуют лазеры непрерывного и импульсного действия. Классификация лазеров пред­ставлена на рис. 3.5.

 

 

 

Рис. 3.5. Классификация лазеров по физико-техническим параметрам

 

 

Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (физика, хи-мия, биология и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а так-же в технике (связи, локации, измеритель­ная техника, география), при исследовании внутренней структуры вещества, разделении протонов, термоядерном синтезе, термо-обработ­ке, сварке, резке, при изготовлении отверстий малого диаметра — микроотвер-стий и др. Области применения лазера определяются энер­гией используемого лазерно-го излучения (рис. 3.6).

Величина генерируемого лазером электромагнитного излучения составляет: в области рентгеновского диапазона 3×10^-3...3×10^-7 мкм, ультрафиолетового 0,2...0,4 мкм, видимого света 0,4...0,75 мкм, ближ­него инфракрасного 0,75...1,4 мкм, инфракрасного 1,4...10² мкм, суб­миллиметрового 10²...10³ мкм.

Биологическое действие лазерного излучения зависит от энергии излучения Е, энергии импульса Е _И, плотности мощности (энергии) W _р (W _е), времени облучения t, длины волны l, длительности импульса т, частоты повторения импульсов f, потока излучения Ф, поверхностной плотности излучения Е _э, интенсивности излучения I. Основные энер­гетические характеристики лазерного излучения приведены в табл. 3.5.

Под воздействием лазерного излучения нарушается жизнедеятель­ность как отдельных органов, так и организма в целом. В настоящее время установлено специфическое дей-ствие лазерных излучений на биологические объекты, отличающееся от действия дру-гих опасных производственных физических и химических факторов. При воздейст­вии лазерного излучения на сплошную биологическую структуру (на­пример, на организм человека) различают три стадии: физическую, физико-химическую и химическую.

Рис. 3.6. Области применения лазеров в зависимости от требуемой мощности лазерного излучения

Таблица 3.5. Энергетические характеристики излучения

Характеризуемый объект	Показатель	Обозначение	Единица измерения
Пучок лазерного излучения	Энергия лазерного излучения Энергия импульса лазерного излучения Мощность лазерного излучения Плотность энергии (мощности) лазерного излучения	Е Е И Р Wе, Wр	Дж Дж   Вт Дж/см^2 (Вт/см^2)
Поле излучения	Поток излучения Поверхностная плотность потока излучения Интенсивность излучения	Ф, F, Р Еэ I, S	Вт Вт/м^2   Вт/м^2
Источник излучения	Излучательная способность Энергетическая сила излучения Энергетическая яркость	Rэ Iэ Le	Вт/м^2 Вт/ср Вт/м^2×ср
Приемник излучения	Облученность (энергетическая освещенность) Энергетическое количество осве- щения	Ее Не	Вт/м^2   Дж/м^2

 

На первой стадии (физической) происходят элементарные взаимо­действия излучения с веществом, характер которых зависит от анато­мических, оптико-физических и функциональных особенностей ткани, а также от энергетических и пространственных характеристик излуче­ния и, прежде всего, от длины волны и интенсивности излучения. На этой стадии происходит нагревание вещества, преобразование энергии электромагнитного излучения в механические колебания, ионизация атомов и молекул, возбуждение и переход электронов с валентных уровней в зону проводимости, рекомбинация возбужденных атомов и др. При воздействии непрерывного лазерного излучения преобладает в основном тепловой механизм действия, в результате которого про­исходит свертывание белка, а при больших мощностях — испарение биоткани. При импульсном режиме (с длительностью импульсов мень­ше 10^-2 с) механизм взаимодействия становится более сплошным и приводит к преобразованию излучения в энергию механических коле­баний среды, в частности ударной волны. При мощности излучения свыше 10⁷ Вт и высокой степени фокусировки лазерного луча возможно возникновение ионизирующих излучений.

 

 

 

Рис. 3.7. Факторы, определяющие биологические изменения

при лазерном облучении

 

На второй стадии (физико-химической) из ионов и возбужденных молекул образуются свободные радикалы, обладающие высокой спо­собностью к химическим реакциям.

На третьей стадии (химической) свободные радикалы реагируют с молекулами веществ, входящих в состав живой ткани, и при этом возникают те молекулярные по-вреждения, которые в дальнейшем опре­деляют общую картину воздействия лазерного излучения на облучаемую ткань и организм в целом. Основные факторы, определяю-щие биологи­ческое действие лазерного излучения, представлены на рис. 3.7.

Лазерное излучение представляет опасность главным образом для тканей, которые непосредственно поглощают излучение, поэтому с позиций потенциальной опасности воздействия и возможности защиты от лазерного излучения рассматривают в основном глаза и кожу.

Известна высокая чувствительность роговицы и хрусталика глаза при воздействии электромагнитных излучений. Способность оптиче­ской системы глаза на несколько порядков увеличивать плотность энергии видимого и ближнего инфракрасного диапазона на глазном дне по отношению к роговице, наиболее чувствительны к воздействию лазерного излучения.

Длительное действие лазерного излучения видимого диапазона на сетчатку глаза (не намного меньше порога ожога) может вызвать необратимые изменения в ней, а в диапазоне близкого инфракрасного излучения может привести к помутнению хрусталика глаза. Клетки сетчатки, как и клетки центральной нервной системы, после повреж­дения не восстанавливаются.

Действие лазерного излучения на кожу в зависимости от первона­чальной поглощенной энергии приводит к различным поражениям: от легкой эритемы (покраснения) до поверхностного обугливания и, в конечном итоге, образования глубоких дефектов кожи.

Предельнодопустимыми уровнями (ПДУ) облучения приняты энергетические экспозиции. Для ПДУ непрерывного лазерного излу­чения выбирают энергетическую экспозицию наименьшей величины, не вызывающей первичных и вторичных биологических эффектов (с учетом длины волны и длительности воздействия). Для импульсно-периодического излучения ПДУ облучения рассчитывают с учетом час­тоты повторения и воздействия серии импульсов.

Помимо лазерного излучения, возникают также и другие виды опасностей, связанных с эксплуатацией лазеров. Это — вредные хими­ческие вещества, шум, вибрация, электромагнитные поля, ионизиру­ющие излучения и др. По степени опасности лазерного излучения лазеры подразделяются на следующие классы: 0 — безопасные (выход­ное излучение не представляет опасности для биологической ткани при остром и хроническом воздействии); I — малоопасные (воздейст­вия прямого и зеркально отраженного излучения только на глаза); II — средней опасности (воздействия на глаза прямого, зеркально и диффузно отраженного излучения, а также прямого и зеркально отра­женного излучения на кожу); III — опасные (воздействия на глаза, кожу прямого, зеркально и диффузно отраженного излучения; работа лазе­ров сопровождается возникновением других опасностей и вредных производственных факторов); IV — высокой опасности (опасности, характерные для лазеров I—III классов, а также ионизирующее излу­чение с уровнем, превышающим установленные допустимые пределы).

Классификацию лазеров по степени опасности осуществляют на основе времен-ных, энергетических и геометрических (точечный или протяженный источник) характе-ристик источника излучения и пре­дельно допустимых уровней лазерного излучения.

В табл. 3.6 приведены опасные и вредные производственные фак­торы, подлежащие контролю в зависимости от класса лазерных уста­новок.

 

Таблица 3.6. Контролируемые опасные и вредные производственные факторы

 

Опасные и вредные производственные факторы	Класс лазеров
	I	II	III	IV
Повышенное электрическое напряжение	— (+)	+	+	+	+
Микроклимат	+	+	+	+	+
Прямое лазерное излучение	—	+	+	+	+
Зеркальное отраженное лазерное излучение	—	+	+	+	+
Диффузно отраженное лазерное излучение	—	—	— (+)	+	+
Излучение оптического диапазона спектра	—	—	+	+	+
Шум, вибрация	—	—	— (+)	+	+
Аэрозоли	—	—	—	+	+
Газы	—	—	—	+	+
Электромагнитное излучение (ВЧ, СВЧ)	—	—	—	— (+)	— (+)
Ионизирующее излучение	—	—	—	—	+

 

Инфракрасное излучение (ИКИ). Это — тепловое излучение, пред­ставляющее собой невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 до 420 мкм и обладающее волновыми и световыми свойствами.

По длине волны инфракрасные лучи делятся на коротковолновую ИКИ-А (менее 1,4 мкм), средневолновую ИКИ-В (1,4...3 мкм), длин­новолновую ИКИ-С (3 МКМ...1 мм) область. В производственных условиях гигиеническое значение имеет более узкий диапазон (0.76...70 мкм).

Источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело. Степень инфракрасного излучения характеризуется следующими основными законами, используемыми для оценки гигиенического нормирования.

Лучеиспускание обусловливается только состоянием излучающего тела и не зависит от окружающей среды (закон Кирхгофа). Лучеиспу­скательная способность любого тела пропорциональна его лучепоглощающей способности. Тело, поглощающее все падающие на него лучи (абсолютно черное тело), обладает максимальным излучением. На этом законе основано применение поглощающей защитной одежды, свето­фильтров, устройство приборов для измерения теплового излучения, а также окраска оборудования.

С повышением температуры излучающего тела интенсивность из­лучения Е (Вт/м²) увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры (закон Стефана — Больцмана):

,

где s — постоянная Стефана — Больцмана, равная 5,67032×10^-8 Вт м^-2 К^-4; Т — абсолютная температура, К (Кельвин).

Таким образом, даже небольшое повышение температуры тела приводит к значительному росту отдачи теплоты излучением. Исполь­зуя этот закон, можно определить величину теплообмена излучением в производственных условиях.

Количество тепловой энергии, передаваемое излучением, опреде­ляется по формуле:

,

где Е — теплоотдача, (Вт), С₁ и С₂ —константы излучения с поверх­ностей; s —постоянная Стефана — Больцмана; Т₁ и Т₂ —температу­ры поверхностей (К), между которыми происходит теплообмен излучением.

При расчете теплоотдачи излучением учитывают температуру стен и других поглощающих тепловую радиацию поверхностей (среднерадиационная температура).

Произведение абсолютной температуры излучающего тела на длину; волны излучения (l_макс) с максимальной энергией —величина посто­янная С (закон Вина — закон смещения)

,

где С = 2880; Т — абсолютная температура, К; l — длина волны, мкм. Таким образом, длина волны максимального излучения нагретого тела обратно пропорциональна его абсолютной температуре, т.е.

.

При температуре твердого тела 400...500 °С излучение происходит главным образом в области длинных волн.

Интенсивность теплового излучения на рабочих местах может колебаться от 175 Вт/м² до 13 956 Вт/м². К горячим цехам относят цеха, в которых тепловыделение превышает 23 Дж/м².

В литейных цехах (нагрев и обработка деталей) интенсивность теплового излучения составляет 1392...3480 Вт/м².

В производственных помещениях с большим тепловыделением (горячие цеха) на долю инфракрасного излучения может приходиться до 2/3 выделяемой теплоты и только 1/3 на конвекционную теплоту.

Биологическое действие инфракрасного из­лучения. Лучистое тепло имеет ряд особенностей. Инфракрасное излучение помимо усиления теплового воздействия на организм рабо­тающего обладает и специфическим влиянием, зависящим от интен­сивности энергии излучения отдельных участков его спектра. Существенное влияние на теплообмен организма оказывают оптические свойства кожного покрова с его избирательной характеристикой коэффициентов отражения, поглощения и пропускания инфракрасной радиации.

Воздействие ИКИ на организм человека проявляется как общими, так и местными реакциями. Местная выражается сильнее при длин­новолновом облучении, поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости в этом случае меньше, чем при коротковолновой радиации. За счет большой глубины проникновения в ткани тела коротковолновая область спектра ИКИ вызывает повы­шение температуры глубоколежащих тканей. Например, длительное облучение глаза может привести к помутнению хрусталика (професси­ональная катаракта).

Под влиянием ИКИ в организме человека возникают биохимиче­ские сдвиги и изменения функционального состояния центральной нервной системы: образуются спе-цифические биологически активные вещества типа гистамина, холина, повышается уровень фосфора и натрия в крови, усиливается секреторная функция желудка, подже-лу­дочной и слюнной желез, в центральной нервной системе развиваются тормозные процессы, уменьшается нервно-мышечная возбудимость, понижается общий обмен веществ.

При инфракрасном облучении кожи повышается ее температура, изменяется тепловое ощущение. При интенсивном облучении возни­кают ощущения жжения, боль. Время переносимости тепловой ради­ации уменьшается с увеличением длины волны и ее интенсивности (табл. 3.7).

 

 

Таблица 3.7. Время переносимости (с) инфракрасной радиации в зависимости от ее интенсивности и длины волны

 

Интенсивность радиации, Вт/м^2	Длина волны, мкм
3,6	1,07
	27,3 12,9 9,5	37,9 21,2 14,5

 

С увеличением периода облучения организм приспосабливается, т.е. происходит адаптация, сохраняющаяся довольно длительное время.

Видимая область электромагнитного излучения. Наиболее важной областью оптического спектра электромагнитных излучений является видимый свет (излучение с длиной волны от 0,38...0,4 до 0,75...0,78 мкм). Он обеспечивает зрительное восприятие, дающее около 90 % инфор­мации об окружающей среде, влияет на тонус центральной и перифе­рической нервной системы, на обмен веществ в организме, его иммунные и аллергические реакции, на работоспособность и самочув­ствие человека. Оптимальные параметры видимого света по интенсивности, спектральному составу и режиму освещения зависят от требо­ваний организма к условиям конкретной деятельности, а также от характера и интенсивности одновременно воздействующих других факторов среды — акустических, цветовых, пространственно-плани­ровочных и др.

Недостаточное освещение рабочего места затрудняет длительную; работу, вызывает повышенное утомление и способствует развитию близорукости. Слишком низкие уровни освещенности вызывают апатию и сонливость, а в некоторых случаях способствуют развитию чувства тревоги. Длительное пребывание в условиях недостаточного освещения сопровождаются снижением интенсивности обмена веществ в организме и ослаблением его реактивности. К таким же последствиям приводит длительное пребывание в световой среде с ограниченным спектральным составом света и монотонным режимом освещения.

Излишне яркий свет слепит, снижает зрительные функции, приводит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособность, нарушает механизм сумеречного зрения. Воздействий чрезмерной яркости может вызывать фотоожоги глаз и кожи, кератиты, катаракты и другие нарушения.

Световую среду формируют следующие составляющие:

Лучистый поток Ф — это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн, Вт.

Световой поток F — это мощность световой энергии, оцениваемо по зрительному восприятию, т.е. величина F является не только физической, но и физиологической, лм.

Видность В — отношение светового потока к лучистому. Максимальная видность В_max, (при длине 554 Нм) составляет 683 лм/Вт. Видность излучения характеризует чувствительность глаза к различным составляющим светового спектра.

Сила света J — пространственная объективная плотность светово­го потока в пределах телесного угла, кд.

Освещенность Е — плотность светового потока на освещаемой поверхности, лк.

Яркость поверхности L _a в данном направлении а определяется и отношения силы света dL _a, излучаемой поверхностью dS в это направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

.

Коэффициент отражения r характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток; определяется по формуле:

,

где F _отр — отраженный световой поток, лм; F _пад — световой поток, падающий на поверхность, лм.

Качественные показатели систем производственного освещения являются комплексными и определяют условия зрительной работы. К ним относятся:

Фон — поверхность, непосредственно прилегающая к объекту раз­личения. Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зри­тельной работы.

Контраст объекта с фоном К — определяется из соотношения яркостей рассматриваемого объекта и фона

.

Видимость V — величина, комплексно характеризующая зритель­ные условия работы. Зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном и др. Оценивается видимость числом пороговых контрастов К _ПОР, содержащихся в действительном K _Д контрасте:

.

Пороговый контраст — наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличи­мым.

Показатель ослепленности Р — это критерий оценки слепящего действия источников света, вычисляемый по формуле:

,

где V ₁ — видимость объекта различения при экранированном источ­нике света; V ₂ — видимость при разэкранированном источнике света. При отсутствии экрана (плафона) на источнике искусственного света яркость объекта и фона увеличивается за счет появления бликов L _б, что приводит к снижению показателей контрастности:

,

а значит и к уменьшению показателя видимости.

Коэффициент пульсации освещенности К _n — критерий оценки изме­нения освещенности поверхности вследствие периодического измене­ния во времени светового потока источника света

,

 

где , и — мак­симальное, минимальное и среднее значение освещен­ности за период ее колеба­ния.

Рис. 3.8. График изменения светового потока газоразрядной лампы

 

Необходимость в пока­зателе вызвана широким применением газоразрядных ламп. При питании ни переменным током наблюдается пульсация во време­ни величины светового потока таких источников с частотой, вдвое большей частоты питающей сети (рис. 3.8).

По типу источника света производственное освещение бывает: естественное — за счет солнечного излучения (прямого и диффузно-, рассеянного света небесного купола); искусственное — за счет источ­ников искусственного света; совмещенное.

Естественное освещение имеет положительные и отрицательные; стороны. Бо-лее благоприятный спектральный состав (наличие ультрафиолетовых лучей), высокая диффузность (рассеянность) света способствуют улучшению зрительных условий рабо-ты. В то же время при естественном освещении освещенность во времени и пространст-ву непостоянна, зависит от погодных условий, возможно тенеобразование, ослепление при ярком солнечном свете.

Искусственное освещение помогает избежать многие недостатки» характерные для естественного освещения, и обеспечить оптимальный световой режим. Однако условия гигиены труда требуют максимального использования естественного освеще-ния, так как солнечный свет оказывает оздоровляющее действие на организм. Оно не используется только там, где это противопоказано технологическими условиями произ-водства, где хранятся светочувствительные химикаты, материалы и изделия.

При недостаточном естественном освещении в светлое время суток используют и искусственный свет. Такое освещение называется совмещенным. Оно предусмотрено существующими нормами.

Естественное освещение по конструктивному исполнению бывает: боковое, осуществляемое через оконные проемы; верхнее, когда с проникает в помещение через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях; комбинированное, когда к верхнему освещению; добавляется боковое. Наиболее эффективно комбинированное естест­венное освещение, обеспечивающее более равномерное распределение' внутри производственного помещения.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению бывает двух видов: общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концен-трирующее световой поток непосредст­венно на рабочих местах. Общее освещение под-разделяется на общее равномерное и общее локализованное (например, вдоль сбороч-ного конвейера). Общее освещение может быть рабочим и аварийным. Рабочее освеще-ние является обязательным во всех помещениях и на освещаемых территориях для обе-спечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта. Аварийное осве-щение предусматрива­ется для обеспечения минимальной освещенности в производст-венном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

Существуют также специальные виды искусственного освещения: бактерицид-ное и эритемное. Бактерицидное освещение применяется для обеззараживания воздуха внутри производственных помещений, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной эф­фективностью обладает ультрафиолетовое излучение длиной волны 254...257 нм, создаваемое специальными лампами. Эритемное (искус­ственное ультра-фиолетовое) излучение оказывает положительное био­логическое действие на обмен веществ, дыхательные процессы, активизирует кровообращение.

Гигиеническое нормирование искусст