Физические факторы загрязнения окружающей среды

1.6 Лазерное излучение

              Лазеры представляют собой устройства, которые генерируют оптическое излучение большой мощности в определенной узкой области длины волны. Они позволяют сконцентрировать огромную энергию на очень небольшой площади и достичь при этом температуры в несколько миллионов градусов. Лазеры широко применяют в медицине (офтальмологии, хирургии), металлургии (для сверления отверстий, дефектоскопии материалов, сварки, плавки и резания самых тугоплавких металлов), в военной и космической технике.

              При работе с лазерными установками обслуживающий персонал может подвергаться воздействию прямого, рассеянного и отраженного лазерного излучения, светового, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, электромагнитных полей в диапазоне ВЧ и СВЧ от генераторов накачки и даже прямому импульсу лазерного излучения при грубом нарушении правил безопасности.

              По степени опасности для работающих лазеры делят на четыре класса: I -выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи; II- оно представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отраженным излучением; III -  существует опасность облучения глаз прямым, зеркально отраженным и диффузно отраженным излучением на расстоянии 0,1 м от диффузно отражающей поверхности, а также опасность облучения кожи прямым и зеркально отраженным излучением; IV – выходное излучение представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 0,1 м от диффузно отражающей поверхности.

              Все лазеры и помещения с лазерами II, III и IV классов маркируют знаками лазерной опасности. Лазеры II…IV классов снабжают сигнальными устройствами, работающими с момента начала генерации до ее окончания. Для ограничения распространения излучения за пределы обрабатываемых материалов лазеры III, IV классов оснащают экранами, изготовленными из огнестойкого, неплавящегося и светопоглощающего материала. Лазеры IV класса устанавливают в отдельных помещениях с матовой отделкой внутренних поверхностей ограждающих конструкций и дверью, имеющей блокировку. Управление такими лазерами должно быть дистанционным.

              Установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в виде энергетической экспозиции облучаемых тканей, выраженной в ДЖ/см2. ПДУ определены отдельно для глаз и кожи с учетом области спектра, а также характера генерации излучения (импульсно или непрерывно).

              Для работающего с лазерами персонала следует проводить предварительный и периодический (ежегодно) медицинский осмотр. При эксплуатации лазеров II…IV классов обязательно использование средств индивидуальной защиты глаз, а  IV класса – и защитных масок. В зависимости от длины волны излучения к очкам подбирают стекла (оранжевого, сине-зеленого цвета или бесцветные).

              Предельно допустимые уровни лазерного излучения регламентированы Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров № 5804-91, которые позволяют разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасных условий труда при работе с лазерами. Санитарные нормы и правила позволяют определять величины ПДУ для каждого режима работы, участка оптического диапазона по специальным формулам и таблицам. Нормируется и энергетическая экспозиция облучаемых тканей.

1.7 Ионизирующие излучения

              К ионизирующим (радиоактивным излучениям относят рентгеновские и γ-излучения, являющиеся электромагнитными колебаниями с очень малой длиной волны, а также α- и β-излучения, позитронное и нейтронное излучения, представляющие собой поток частиц с зарядом или без него. Рентгеновское и γ-излучение вместе называют фотонным излучением.

              Основное свойство радиоактивных излучений – ионизирующее действие. При прохождении их в тканях нейтральные атомы или молекулы приобретают положительный или отрицательный заряд и превращаются в ионы. Альфа-излучение, представляющее собой положительно заряженные ядра гелия, обладает высокой ионизирующей способностью (до нескольких десятков тысяч пар ионов на 0,01 м своего пути), но незначительным пробегом: в воздухе 0,02…0,11 м, в биологических тканях (2…6) 10-5. Бета-излучение и позитронное излучение – это соответственно потоки электронов и позитронов со значительно меньшей ионизирующей способностью, которая при одинаковой энергии в 1000 раз меньше, чем у α-частиц. Очень большой проникающей способностью обладает нейтронное излучение. Проходя через ткани, нейтроны -  частицы, не имеющие заряда, вызывают в них образование радиоактивных веществ (наведенную активность). Рентгеновские лучи, возникающие при β-излучении или в рентгеновских трубках, ускорителях электронов и т.п., а также γ-излучение, испускаемое радионуклидами – ядрами радиоактивных элементов, обладают самой низкой способностью ионизировать среду, но самой высокой проникающей способностью. Их пробег в воздухе составляет несколько сот метров, а в материалах, применяемых для защиты от ионизирующих излучений (свинец, бетон), -десятки сантиметров.

              Облучение может быть внешним, когда источник радиации находится вне организма, и внутренним, возникающим при попадании радиоактивных веществ внутрь через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт или при всасывании через поврежденную кожу. Поступая в легкие или пищеварительный тракт, радиоактивные вещества распределяются по организму с током крови. При этом одни вещества распределяются в организме равномерно, а другие накапливаются только в определенных (критических) органах и тканях: радиоактивный йод – в щитовидной железе, радиоактивный радий и стронций – в костях и т.п. Внутреннее облучение может возникнуть при употреблении в пищу продуктов растениеводства и животноводства, полученных с зараженных сельскохозяйственных угодий.

              Длительность нахождения радиоактивных веществ в организме зависит  от скорости выделения и периода полураспада – времени, за которое радиоактивность снижается вдвое. Удаление таких веществ из организма происходит главным образом через желудочно-кишечный тракт, почки и легкие. Частично через кожу, слизистую оболочку рта, с потом и молоком.

              Ионизирующие излучения могут вызывать местные и общие поражения. Местные поражения кожи бывают в виде ожогов, дерматитов и других форм. Иногда возникают доброкачественные новообразования, возможно также развитие кожного рака. Длительное действие радиации на хрусталик служит причиной катаракты.

              Общие поражения протекают в форме острой и хронической лучевой болезни. Острые формы характеризуются специфическими поражениями кроветворных органов, желудочно-кишечного тракта и нервной системы на фоне общетоксических симптомов (слабость, тошнота, ослабление памяти и т.п.). В ранней стадии хронической формы наблюдаются нарастающая физическая и нервно-психическая слабость, пониженный уровень эритроцитов в крови, повышенная кровоточивость. Вдыхание радиоактивной пыли вызывает пневмосклероз, иногда рак бронхов и легких. Ионизирующие излучения угнетают репродуктивную функцию организма, влияя на здоровье последующих поколений.

              На производстве могут выполняться работы с закрытыми источниками излучений и открытыми радиоактивными веществами. Закрытые источники герметичные; чаще всего это стальные ампулы, содержащие радиоактивное вещество. Как правило, в них используются и γ- и реже β-излучатели. К закрытым источникам относятся и рентгеновские аппараты, ускорители. Установки с такими источниками применяют для контроля качества сварных швов, определения износа деталей, обеззараживания кож и шерсти, обработки семян с целью уничтожения насекомых-вредителей, в медицине и ветеринарии. Работа на этих установках чревата опасностью только внешнего облучения.

              Работы с радиоактивными веществами в открытом виде встречаются при диагностике и лечении в медицине и ветеринарии, при нанесении радиоактивных веществ в составе светящихся красок на циферблаты, в заводских лабораториях и т.п. Для работ этой категории опасно как внешнее, так и внутреннее облучение, поскольку радиоактивные вещества могут поступать в воздух рабочей зоны в виде паров, газов и аэрозолей.

Для учета неодинаковой опасности разных видов ионизирующих излучений введено понятии эквивалентная доза. Ее измеряют в зивертах (1 Зв= 1 Дж/кг) и определяют по формуле:

где к- коэффициент качества, учитывающий биологическую эффективность различных видов излучения по сравнению с рентгеновским: к=20 для α-излучения, к=10 для потока протонов и нейтронов; к=1 для фотонного и β-излучения; D- поглощенная доза, характеризующая поглощение энергии любого ионизирующего излучения единицей массы вещества, Зв.

              Эффективная доза позволяет оценить последствия облучения отдельных органов и тканей человека с учетом их радиочувствительности. Эту дозу вычисляют по формуле

Где Hti- эквивалентная доза в i-й ткани за время t, Зв; wT- взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани; для гонад 0,2, для костного мозга (красного), легких и желудка 0,12; для печени, грудной и щитовидной желез 0,05; для кожи 0,01.

              К основным правовым нормативам в области радиационной безопасности относятся Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). Документ относится к категории санитарных правил (СП 2.6.1.758-99), утвержден Государственным санитарным врачом РФ 2 июля 1999г.

              Нормы радиационной безопасности включают в себя термины и определения, которые необходимо использовать в решении проблем радиационной безопасности. Они также устанавливают три класса нормативов: основные дозовые пределы; допустимые уровни, являющиеся производными от дозовых пределов; пределы годового поступления, объемные допустимые среднегодовые поступления, удельные активности, допустимые уровни загрязнения рабочих поверхностей и т.д.; контрольные уровни.

              Нормирование ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека. При этом выделяются два вида эффектов, относящихся в медицинской практике к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, аномалии развития плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

2. Практическая часть

Задача 1 Вариант 8

Рассчитать коэффициент опасности и определить категорию опасности предприятия, исходя из массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.

Категория опасности предприятия присваивается предприятию в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ по коэффициенту КОП, определяемому по формуле:

где Мi- масса выбрасываемого вещества, т/год;

ПДКссi- среднесуточная предельно допустимая концентрация данного вещества, мг/м 3;

αi- коэффициент, зависящий от класса опасности данного вещества (таблица 1)

Таблица 1

Значения αi для веществ различного класса опасности