Электромагнитные поля и излучения

Наиболее поражаемые у человека органы – кожный покров и органы зрения; при остром по-вреждении кожи возможны ожоги, резкое расширение артериокапилляров, усиление пигментации кожи; при хронических облучениях изменение пигментации может быть стойким, например, эри-темоподобный (красный) цвет лица у рабочих – стеклодувов, сталеваров. К острым нарушениям органа зрения относятся ожог, конъюнктивы, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза. При остром интенсивном ИК-излучении (100 Вт/см2 для λ = 780...1800 нм) и дли-тельном облучении (0,08...0,4 Вт/см2) возможно образование катаракты. Коротковолновая часть ИК-излучения может фокусироваться на сетчатке, вызывая ее повреждение. ИК-излучение воздей-ствует в частности на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс в организме, на состояние верхних дыхательных путей (развитие хронического ларингита, ринита, синуситов), не исключается мутагенный эффект ИК-облучения.

Нормирование  ИК-излучения осуществляется по интенсивности  допустимых интегральных потоков излучения  с учетом спектрального состава, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды для продолжительности действия более 50 % смены в соответствии с ГОСТ 12.1.005–88 и Санитарными правилами и нормами СН 2.2.4.548–96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

Видимое (световое) излучение – диапазон электромагнитных колебаний 780...400 нм. Излу-чение видимого диапазона при достаточных уровнях энергии также может представлять опасность для кожных покровов и органа зрения. Пульсации яркого света вызывают сужение полей зрения, оказывают влияние на состояние зрительных функций, нервной системы, общую работоспособ-ность.

Широкополосное  световое излучение больших энергий  характеризуется световым импуль-сом, действие которого на организм приводит к ожогам открытых участков тела, временному ослеплению или ожогам сетчатки глаз (например, световое излучение ядерного взрыва). Мини-мальная ожоговая доза светового излучения колеблется 2,93...8,37 Дж/(см2∙с) за время мигательного рефлекса (0,15 с). Сетчатка может быть повреждена при длительном воздействии света умеренной интенсивности, недостаточной для развития термического ожога, например при воздействии голубой части спектра (400...550 нм), оказывающей на сетчатку специфическое фотохимическое воздействие.

Оптическое излучение  видимого и инфракрасного диапазона при избыточной плотности может приводить к истощению механизмов регуляции обменных процессов, особенно к изменени-ям в сердечной мышце с развитием дистрофии миокарда и атеросклероза.

Ультрафиолетовое  излучение (УФИ)–спектр электромагнитных колебаний с длиной волны 200...400 нм. По биологическому эффекту выделяют три области УФИ: УФА–с длиной волны 400...280 нм, отличается сравнительно слабым биологическим действием; УФБ – с длиной волны 315...280 нм, обладает выраженным загарным и антирахитическим действием; УФС – с длиной волны 280...200 нм, активно действует на тканевые белки и липиды, обладая выраженным бакте-рицидным действием.

Ультрафиолетовое  излучение, составляющее приблизительно 5 % плотности потока сол-нечного  излучения,–жизненно необходимый фактор, оказывающий благотворное стимулирующее действие на организм. Ультрафиолетовое облучение может понижать чувствительность организма к некоторым вредным воздействиям вследствие усиления окислительных процессов в организме и более быстрого выведения вредных веществ из организма. Под воздействием УФИ оптимальной плотности наблюдали более интенсивное выведение марганца, ртути, свинца; оптимальные дозы УФИ активизируют деятельность сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыха-ния, улучшают кроветворение. Однако загрязнение атмосферы больших городов понижает ее про-зрачность для УФИ, ограничивая его благотворное влияние на население.

Ультрафиолетовое  излучение искусственных источников (например, электросварочных дуг, плазмотронов) может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее уязвимы глаза, причем страдает преимущественно роговица и слизистая оболочка. Ост-рые поражения глаз, так называемые электроофтальмии, представляют собой острый конъюнкти-вит, или кератоконъюнктивит. Заболевание проявляется ощущением постороннего тела или песка в глазах, светобоязнью, слезотечением. Нередко наблюдается эритема кожи лица и век. К хрониче-ским заболеваниям относят хронический конъюктивит, блефарит, катаракту. Роговица глаза наиболее чувствительна к излучению волны длиной 270...280 нм; наибольшее воздействие на хру-сталик оказывает излучение в диапазоне 295...320 нм. Возможность поражающего действия УФА на сетчатку невелика, однако, не исключена.

Кожные поражения протекают в форме острых дерматитов с эритемой, иногда отеком и об-разованием пузырей. Могут возникнуть общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями. На коже после интенсивного УФ-облучения развивается гиперпиг-ментация и шелушение. Длительное воздействие УФ-лучей приводит к «старению» кожи, атрофии эпидермиса, возможно развитие злокачественных новообразований. При повторном воздействии УФИ имеет место кумуляция биологических эффектов.

В комбинации с  химическими веществами УФИ приводит к фотосенсибилизации –повышенной чувствительности организма к свету с развитием фототоксических и фотоаллергиче-ских реакций. Фотоаллергия проявляется в виде экзематозных реакций, образования узелково-папулезной сыпи на коже и слизистых. Фотоаллергия может приводить к стойкому повышению чувствительности организма к УФИ даже в отсутствие фотосенсибилизатора. Канцерогенный эф-фект УФИ для кожи зависит от дозы регулярного УФ-облучения и некоторых других сопутствую-щих факторов (диеты, приема лекарственных препаратов, температуры кожи малые дозы УФИ представляют относительно небольшую опасность.

Гигиеническое нормирование УФИ в производственных помещениях осуществляется по СН 4557–88, которые устанавливают допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волн при условии защиты органов зрения и кожи.

Допустимая интенсивность  УФ-облучения работающих при незащищенных участках по-верхности кожи не более 0,2 м2 (лицо, шея, кисти рук и др.) общей продолжительностью воздей-ствия  излучения 50 % рабочей смены и длительности однократного облучения свыше 5 мин и бо-лее не должно превышать 10 Вт/м2 для области УФА и 0,01 Вт/м2 –для области УФВ. Излучение в области УФС при указанной продолжительности не допускается.

При использовании  специальной одежды и средств защиты лица и рук, не пропускающих излучение (спилка, кожи, тканей с пленочным покрытием и т. п.), допустимая интенсивность облу-чения в области УФВ + УФС (200...315 нм) не должна превышать 1 Вт/м2.

Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид электромагнитного излучения, ге-нерируемого в диапазоне длин волн 0,1.. 1000 мкм. Отличие ЛИ от других видов излучения заклю-чается в монохроматичности, когерентности и высокой степени направленности. При оценке био-логического действия следует различать прямое, отраженное и рассеянное ЛИ. Эффекты воздей-ствия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями (тепловой, фотохимический, удар-но-акустический и др.) и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздей-ствия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. ЛИ с длиной волны 380...1400 нм представляет наибольшую опасности для сетчатки глаза, а излучение с длиной волны 180...380 нм и свыше 1400 нм – для передних сред глаза.

Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны в спек-тральном диапазоне λ= 180...100 000 нм. При воздействии  ЛИ в непрерывном режиме преобладают  в основном тепловые эффекты, следствием которых является коагуляция (свертывание) белка, а при больших мощностях –испарение биоткани. Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи; значительные повреждения развиваются на пигментированных участках кожи (родимых пятнах, местах с сильным загаром). Минимальное повреждение кожи развивается при плотности энергии 0,1...1 Дж/см2.

Лазерное излучение особенно дальней инфракрасной области (свыше 1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы (прямое ЛИ).

Импульсный режим  воздействия ЛИ с длительностью  импульса меньше 10-2 с связан с пре-образованием энергии излучения в энергию механических колебаний, в частности, ударной волны. Ударная волна состоит из группы импульсов различной длительности и амплитуды. Максималь-ную амплитуду имеет первый импульс сжатия, который является определяющим в возникновении повреждения глубоких тканей. Например, прямое облучение поверхности брюшной стенки вызы-вает повреждение печени, кишечника и других органов брюшной полости; при облучении головы возможны внутричерепные и внутримозговые кровоизлияния. Обычно различают локальное и об-щее повреждения организма.

Лазерное излучение  представляет особую опасность для  тех тканей, которые максимально  поглощают излучение. Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза, а также спо-собность оптической системы глаза увеличивать плотность энергии (мощности) излучения види-мого и ближнего ИК-диапазона (750...14000 нм) на глазном дне до 6 • 104 раз по отношению к ро-говице делают глаз наиболее уязвимым органом. Степень повреждения глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки до полной потери зрения.

Повреждения сетчатки дифференцируют на временные нарушения, например ослепление от высокой яркости  световой вспышки при плотности  излучения на роговице около 150 Вт/см2, и по-вреждения, сопровождающиеся разрушением  сетчатки в форме термического ожога с необрати-мыми повреждениями или в виде «взрыва» зерен пигмента меланина, причем сила взрыва такова, что зерна пигмента выбрасываются в стекловидное тело.

Степень повреждения  радужной оболочки ЛИ в значительной мере зависит от ее окраски. Зеленые и голубые глаза более уязвимы, чем карие. Длительное облучение глаза в диапазоне близ-кого инфракрасного ЛИ может привести к помутнению хрусталика; воздействие ЛИ ультрафиоле-тового диапазона (200...400 нм) поражает роговицу, развивается кератит. Наибольшим фотокера-тическим действием обладает излучение с длиной волны 280 нм. Излучение с длиной волны 320 нм почти полностью поглощается в роговице и в передней камере глаза, а с длиной волны 320...390 нм –в хрусталике.

Длительное хроническое  действие диффузно отраженного лазерного излучения вызывает неспецифические, преимущественно вегетативно-сосудистые нарушения; функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции.

При нормировании Л И устанавливают предельно допустимые уровни ЛИ для двух условий облучения – однократного и хронического, для всex диапазонов длин волн: 180...300 нм, 380...1400 нм, 1400...100 000 нм. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н и об-лученность Е.

Гигиеническая регламентация ЛИ производится по Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров – СН 5804– 91.

Для определения  ПДУ (Нпду и Епду) при воздействии  ЛИ на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1∙103 м (площадь апертуры Sa = 10-6 м2). Для определе-ния Нпду и Епду при воздействии ЛИ на глаза в диапазонах 180...380 нм и 1400...100 000 нм усредне-ние производится также по апертуре диаметром 1,1∙10-3 м, в диапазоне 380...1400 нм –по апертуре диаметром 7∙10-3 м.

Нормируются также  энергия W и мощность Р излучения, прошедшего через указанные ограничивающие апертуры. ПДУ ЛИ существенно различаются  в зависимости от длины волны, длительности одиночного импульса, частоты  следования импульсов; установлены раздельные ПДУ при воздействии на глаза и кожу.

В зависимости  от выходной энергии (мощности) и ПДУ  при однократном воздействии  гене-рируемого излучения по степени  опасности лазеры разделяют на четыре класса. К лазерам I класса относят  полностью безопасные лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи. У лазеров II класса выходное излучение представляет опасность при облучении кожи или глаз человека коллимированным пучком (пучком, заключенным в ограничен-ном телесном угле); диффузно отраженное их излучение безопасно как для кожи, так и для глаз.

Выходное излучение  лазеров III класса представляет опасность  при облучении глаз не толь-ко коллимированным, но и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) при облучении кожи коллимированным пучком. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. Этот класс распространяется только на лазеры, ге-нерирующее излучение которых в спектральном диапазоне составляет 380...1400 нм.

К лазерам IV класса относят такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых пред-ставляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.