Эргономические основы безопасности жизнедеятельности

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского Биологический факультет Кафедра экологии Межфакультетское отделение «Безопасность жизнедеятельности»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Эргономические основы безопасности жизнедеятельности В. А. Басуров Нижний Новгород 2009

Рекомендовано методической комиссией биологического факультета для студентов высших учебных заведений всех специальностей Введение По мнению философов, самым адекватным определением человека является Homo agens, т. е. человек действующий. Деятельность — специфическая для человека форма активности, направленная на целесообразное изменение и преобразование окружающего мира. Высшей формой деятельности является труд. Труд можно определить как процесс расходования человеческой рабочей силы, целенаправленно и целесообразно соединяющий средства труда с предметом и преобразующий его в полезный результат (продукт).

В соответствии с существующей классификацией трудовой деятельности различают:

· формы труда, требующие значительной мышечной активности. Этот вид трудовой деятельности имеет место при отсутствии механизированных средств для выполнения работ и характеризуется повышенными энергетическими затратами;

· механизированные формы труда. Их особенностью является уменьшение объема мышечной деятельности, большая скорость и точность движений, необходимых для управления механизмами. Однообразие простых, локальных действий, однообразие и малый объем информации приводят к монотонности и быстрому утомлению;

· формы труда, связанные с автоматическим и полуавтоматическим производством. Процесс обработки предмета труда целиком выполняет механизм. Задача человека ограничивается выполнением простых операций по обслуживанию станка. Характерные черты этого вида работ — монотонность, повышенный темп и ритм работы, утрата творческого начала;

· групповые формы труда — конвейер. Эта форма труда определяется дроблением процесса труда на операции, заданным ритмом, строгой последовательностью выполнения операций, автоматической подачей деталей к каждому рабочему месту. При этом, чем меньше интервал времени, затрачиваемый работающим на операцию, тем монотоннее работа, тем упрощеннее ее содержание, что приводит к преждевременной усталости и быстрому нервному истощению;

· формы труда, связанные с дистанционным управлением. При этих формах труда человек включен в системы управления как необходимое оперативное звено. Различают формы управления производственным процессом, требующие частых активных действий человека, и формы управления, в которых действия оператора носят эпизодический характер (оператор контролирует показания приборов и поддерживает постоянную готовность к вмешательству в процесс управления);

· формы интеллектуального (умственного) труда подразделяются на управленческий, творческий, труд медицинских работников, труд преподавателей, учащихся, студентов.

Главная функция труда как системы — производство потребительских стоимостей. Поэтому любой труд по сути своей является производительным трудом. Но есть у труда и другие функции, связанные с подготовкой и обеспечением, — организацией и оптимизацией, эффективизацией процесса, хранением и реализацией продукта, охраной окружающей среды. Таким образом, труд — полифункциональная система. Данная система является предметом эргономических исследований.

Термин «эргономика» (от греч. ergon — работа, nomos — закон) был предложен польским ученым В. Ястшембовским, опубликовавшим в 1857 г. работу «Черты эргономики, т. е. науки о труде». Спустя почти сто лет в 1949 г. термин «эргономика» получил права гражданства в Англии, где было организовано первое научное эргономическое общество.

Эргономику определяют как научную дисциплину, изучающую трудовые процессы с целью создания оптимальных условий труда, что способствует увеличению его производительности, а также обеспечивает необходимые удобства и сохраняет силы, здоровье и работоспособность человека.

Предметом эргономики является трудовая деятельность, а объектом исследования глазным образом системы «человек — техника — среда» (СЧТС). Аналогичную область знаний в США называют «человеческими факторами», в Германии — «антропотехникой» .

Наиболее существенная предпосылка, лежащая в основе эргономических исследований и разработок заключается в том, что люди влияют на эффективность всего, с чем взаимодействуют. Системы, обслуживаемые людьми должны проектироваться так, чтобы персонал управлял ими эффективно, безопасно и без чрезмерного напряжения, т. е. должны создаваться системы, с которыми люди охотно бы работали.

Крайне важной предпосылкой развития эргономики следует считать феномен роста травматизма и рост числа нервно-психических заболеваний, вызванных, так называемым «индустриальным стрессом». Оценочные данные свидетельствуют о том, что ежегодно в мире на производстве погибает 200 тыс. человек и 120 млн. человек получают травмы.

Существенным моментом в развитии эргономики стал отказ от стратегии «приспособления человека к данной работе» (путем профориентации, профотбора и т. п.), сторонники которой рассматривают работу как постоянную величину, а человека как переменную. Сегодня внимание концентрируется на работе и производственной среде, их приспособлении к возможностям и способностям человека с реализацией принципа «человек становится постоянной, а работа переменной величиной» .

Задача эргономики — адаптация работы и условий труда к человеку в самом широком смысле этого слова, обеспечение наилучшего соответствия возможностей человека, его осознаваемых и неосознаваемых потребностей с тем, что предоставляет среда в пяти аспектах: информационном, биофизическом, пространственно-антропометрическом, энергетическом, технико-эстетическом.

Требование информационной совместимости состоит в том, чтобы обеспечить создание такой информационной модели, которая отражала бы все нужные характеристики машины в данный момент и в то же время позволяла бы оператору безошибочно принимать и перерабатывать информацию, не перегружая его внимание и память. Другими словами информационная модель должна соответствовать психофизиологическим возможностям человека. От решения данной задачи зависят безопасность, точность, качество, производительность труда.

Биофизическая совместимость предполагает создание такой окружающей среды, которая обеспечивает достаточную работоспособность и нормальное психофизиологическое состояние оператора.

Пространственно-антропометрическая совместимость предусматривает учет размеров тела человека, возможности обзора внешнего пространства, положения тела оператора в процессе работы.

Энергетическая совместимость подразумевает согласование органов управления машиной с оптимальными возможностями оператора в отношении скорости и точности движений, прилагаемых усилий, затрачиваемой мощности.

Технико-эстетическая совместимость предполагает современный, изящный дизайн прибора или устройства и связанную с ним удовлетворенность человека от общения с машиной, от процесса труда.

Достижение главной цели эргономических исследований — согласование конструкции машин с рабочими характеристиками человека осуществляется путем практического применения знаний и опыта, натопленного всеми науками и научными дисциплинами в отношении человека.

Эргономика тесно связана с физиологией труда, которая является специальным разделом физиологии, посвященным изучению изменений функционального состояния организма человека под влиянием рабочей деятельности и физиологическому обоснованию трудового процесса. Ближайшей для нее отраслью психологии является инженерная психология, которая занимается проблемами взаимосвязи личности с условиями, процессом и орудиями труда. Эргономика использует данные гигиены труда, изучающей влияние производственной среды и трудовой деятельности на организм человека и разрабатывающей санитарногигиенические мероприятия по созданию здоровых условий труда.

Эргономика по природе своей занимается профилактикой охраны труда, под которой подразумевается комплекс правовых, организационных, технических, экономических и санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности труда и сохранения здоровья работающих.

Эргономика опирается в своих исследованиях на антропологию, медицину, все направления кибернетики и многие из разделов математики, специальные технические знания и гуманитарные науки. С ней же смыкаются исследование операций, системотехника, автоматика, теория информации, теория принятия решений и многое другое.

Таким образом, эргономика является самостоятельной областью научного знания со своими специфическими задачами, предметом и методами исследования.

1. Общие представления об операторской деятельности

1.1 Основные черты и этапы деятельности человека-оператора

Инженерной психологией упорядочены и последовательно определены, исходя из категории движения, эквиваленты понятия «деятельность». Они образуют такой ряд:

· активность как самодвижение;

· жизнедеятельность как биологическая, белковая активность;

· деятельность как целесообразная жизнедеятельность;

· человеческая деятельность как сознательная деятельность;

· трудовая деятельность, или труд, как производящая стоимость человеческая деятельность;

· профессиональная деятельность, или профессиональный труд, как трудовая деятельность (труд), производящая стоимость в особой потребительской форме, требующая специальной квалификации;

· операторская деятельность как профессиональная деятельность, технически оснащенная для дистанционного контроля и управления предметом, средствами труда и самим трудом.

Отсюда следует инженерно-психологическая трактовка трудовой деятельности: любой труд в условиях комплексной механизации и автоматизации является, либо становится профессиональным трудом операторского типа.

Различают два типа систем «человек — техника — среда»:

· с промежуточными устройствами в виде простых орудий труда;

· с промежуточными устройствами в виде машин.

При работе с простыми орудиями труда весь поток информации, необходимый для управления воздействием на предмет труда, преобразует человек и он, таким образом, во всех отношениях и в любой момент осуществляет и контролирует процесс воздействия.

Машина является преобразователем не только энергии, но и информации, т. е. она частично без участия человека формирует командные сигналы и регулирует воздействия.

В результате принципиальная особенность работы человека с машиной заключается в неполном контроле с его стороны за протеканием процесса воздействия на предмет труда.

Человека, работающего с помощью машины, называют оператором. Наиболее характерной чертой деятельности оператора является то, что он лишен возможности непосредственно наблюдать за управлением объектами, и вынужден пользоваться информацией, которая поступает к нему по каналам связи. Оператор видит показания приборов, экранов, мнемосхем, слышит сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называют средствами отображения информации (СОИ). При необходимости оператор пользуется рычагами, ручками, кнопками, выключателями и другими органами управления, в совокупности образующими сенсомоторное поле. СОИ и сенсомоторные устройства — так называемая информационная модель машины (комплекса).

Информационная модель — совокупность информации о состоянии и функционировании объекта управления и внешней среды, на основе которой оператор производит анализ и оценку сложившейся ситуации, планирует управляющие воздействия, принимает решения, обеспечивающие правильную работу системы и выполнение возложенных на нее задач, а также наблюдает и оценивает результаты их реализации.

Таким образом, под «человеком — оператором» в эргономике понимается человек, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой посредством информационной модели.

Все антропометрические, физиологические и психологические свойства человека, так или иначе связанные с его деятельностью в СЧТС можно назвать эргономическими.

Эргономические свойства оператора не есть абсолютная, неизменная величина. Они зависят от многочисленных изменчивых факторов внешней среды, специфики работы, меняющейся от одной управляющей системы к другой, степени подготовки оператора и даже его индивидуальности.

Рассмотрим основные этапы деятельности оператора.

Первый этап — восприятие информации — процесс, включающий следующие различные операции: обнаружение объекта восприятия, выделение в объекте отдельных признаков, отвечающих стоящей перед оператором задаче, ознакомление с выделенными признаками и опознание объекта восприятия.

Второй этап — оценка информации, ее анализ и обобщение на основе заранее выданных или сформированных критериев оценки. Оценка производится на основе сопоставления воспринятой информационной модели со сложившейся у оператора внутренней моделью обстановки.

Третий этап — принятие решения о действиях — акт, формируемый на основе проведенного анализа информационной и сложившейся у оператора моделью системы управления.

В ряде случаев задача определяется заранее заданным, известным оператору алгоритмом решения. Тогда основой взаимодействия оператора с информационной моделью является выбор наилучшего из имеющихся в его распоряжении средств.

Четвертый этап — приведение принятого решения в исполнение посредством определенного действия (системы действий) или отдачи соответствующих распоряжений.

Пятый этап — контроль за результативностью исполнения принятого решения.

После завершения этого этапа оператор приступает к решению другой возникшей задачи. Первые два этапа называют информационным поиском, последующие три объединяются понятием обслуживания.

1.2 Психические процессы, лежащие в основе трудовой деятельности оператора

В эргономических исследованиях при рассмотрении проблемы обеспечения безопасности труда необходимо учитывать психологические особенности человека. Изучение психических процессов и свойств человека позволяет выяснить, какие требования к техническим устройствам вытекают из особенностей человеческой деятельности. Опыт свидетельствует, что в основе аварийности и травматизма часто лежат не инженерно-конструкторские дефекты, а организационно — психологические причины: низкий уровень профессиональной подготовки по вопросам безопасности, недостаточное воспитание, слабая установка специалиста на соблюдение безопасности, допуск к опасным работам лиц с повышенным риском травматизации, пребывание людей в состоянии утомления или других психических состояниях, снижающих надежность (безопасность) деятельности специалиста. Статистика показывает, что от 60 до 90 процентов травм в быту и на производстве происходит по вине пострадавших.

Указанные причины демонстрируют важность применения знаний по психологии для обеспечения эффективности и безопасности трудовой деятельности человека.

Любое задание, которое выполняется человеком, связано с переработкой информации. События и объекты должны быть восприняты и интерпретированы, а затем на них нужно либо немедленно отреагировать, либо зафиксировать в памяти для более позднего действия.

Передаваемая через ощущения информация сначала воспринимается. Этот процесс опознания на уровне восприятия включает сопоставление сенсорной информации и «эталона» (представления опознаваемого объекта, хранящегося в долговременной памяти). После распознавания должно быть принято решение о том, какое действие предпринять. В этом случае ответ может быть выбран сразу или же информация может в течение какого-то периода времени удерживаться в долговременной памяти (т.е. стать заученной), либо быть забытой, либо использованной для выработки ответа. Как только ответ выбран, он должен реализоваться. Реализация решения обычно осуществляется путем координированного управления мышцами.

Последствия действия обычно снова допустимы для восприятия в виде сигналов обратной связи. Эта обратная связь может быть либо внутренней (например, ощущение в пальцах, звук от нажима клавиши или звучание собственного голоса), либо внешней (например, световой сигнал, появляющийся на дисплее и означающий, что команда получена).

Работа человека-оператора, как правило, характеризуется значительным объемом информации, которую требуется обработать в заданные промежутки времени. В связи с этим одной из первых задач является задача определения «пропускной способности» человека оператора. Пропускная способность оператора зависит от способа представления информации, способа кодирования и других факторов.

Оператор, работающий с информационной моделью, должен с ее помощью создать свое собственное представление о состоянии управляемых объектов или всей системы в целом. Это собственное представление человеком-оператором обстановки или состояния объектов называют концептуальной моделью. Концептуальная модель строго индивидуальна.

Для создания оптимальных условий оперативного управления стремятся сблизить структуру информационной и концептуальной модели. Интересно отметить, что различные операторы по мере накопления опыта приходят к одной и той же концепции, создают практически одинаковую концептуальную модель. Эта модель постепенно приближается к идеальной, которую можно построить на основе логических рассуждений.

Знание идеальной концептуальной модели, которую нужно составлять на возможно более ранней стадии проектирования, позволяет оптимизировать объем, номенклатуру и форму представления информации, приспособить технические средства к человеку, оценить спроектированные варианты системы.

Для эргономики большое значение имеют психические процессы, без которых невозможно формирование знаний и приобретение жизненного опыта. Различают познавательные, эмоциональные и волевые психические процессы. Рассмотрим более подробно некоторые из них.

Внимание. Внимание — направленность психической деятельности и сознания человека на избирательное восприятие определенных предметов и явлений. Требование к вниманию в большей или меньшей степени предъявляют все виды трудовой деятельности. Непроизвольное внимание возникает без всякого намерения, без заранее поставленной цели и не требует волевых усилий. Произвольное внимание возникает вследствие сознательно поставленной цели и требует определенных волевых усилий. Колебания внимания — это повторяющееся непроизвольное отвлечение, ослабление внимания к данному объекту или деятельности. Распределение внимания одновременное внимание к двум или нескольким объектам при одновременном выполнении действий с ними или наблюдении за ними. Переключение внимания — намеренный перенос внимания с одного объекта на другой. Кроме перечисленных наиболее профессионально значимыми являются такие качества внимания как активность, широта, интенсивность и устойчивость.

Внимание не остается постоянным в процессе труда, изменяясь в течение дня и в процессе трудового обучения.

Изучение качеств внимания во время трудовой деятельности дает возможность разрабатывать мероприятия по организации режима труда рабочих и эффективных методов профессионального обучения.

Эмоции в операторской деятельности. Эмоции — это отражение объективных отношений, в которых предметы и явления внешнего мира имеют ярко выраженную субъективную окраску и охватывают все виды чувствительности и переживаний.

Эмоции могут быть вызваны конкретными условиями определенной трудовой деятельности (эмоции, связанные с организацией трудового процесса, производственными условиями, отношениями в данном коллективе и т. д.).

Характеризуя эмоции, связанные с трудовым процессом следует подчеркнуть, что эмоции — это состояния, оказывающие влияние на работоспособность. Не вызывает сомнений зависимость продуктивности (работоспособности) человека от степени эмоциональной активизации.

Влияние разных уровней эмоциональной активизации на деятельность человека не одинаково. Ее низкий уровень недостаточен, чтобы заставить человека сосредоточиться на качественном выполнении работы. При слишком высоком уровне эмоционального напряжения качество работы ухудшается из-за слишком сильного или слишком длительного воздействия внешнего (внутреннего) стимула. Между высоким и низким уровнями эмоциональной активизации находится уровень, называемый оптимальным, который не затрудняет выполнение рабочих заданий и изменяется в зависимости от сложности задачи и других факторов. Нормальная загрузка (эмоциональная стимуляция) оператора не должна превышать 40−60% максимальной нагрузки. Чрезмерные формы психического напряжения, называемые запредельными, вызывают дезинтеграцию психической деятельности различной выраженности, что в первую очередь ведет к снижению индивидуально свойственного человеку уровня психической работоспособности.

Среди отрицательных эмоций, свойственных современному производству, отмечают эмоции «напряженности» и эмоции «растерянности». Эмоции «напряженности» возникают при чрезмерной плотности сигналов, отсутствии ритма в работе, большой ответственности, возможности аварийных ситуаций, недостаточной профессиональной подготовленности и т. д.

Напряженность проявляется в нарушении движений, скованности позы, неадекватно сильных или быстрых двигательных движениях, большом количестве лишних движений, нарушении координации движений.

Происходит нарушение психических процессов — сужение объема внимания, недостаточное распределение и переключение его, замедленность в принятии решений и нарушение способности оценки ситуаций.

Очень близко к «напряженности» стоит эмоция «растерянности», при которой нарушается в первую очередь функция внимания и понимания.

Память. Это способность к воспроизведению прошлого опыта, одно из основных свойств нервной системы, выражающееся в способности хранить информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма, и многократно вводить ее в сферу сознания и поведения. Выделяют составные элементы процесса памяти: запоминание, сохранение, последующее узнавание и воспроизведение того, что было в нашем прошлом опыте.

Запоминание — процесс закрепления в сознании образов, впечатлений, понятий.

Воспроизведение — актуализация (оживление) образов, закрепленных в памяти, без опоры на вторичное восприятие объектов.

Узнавание — процесс памяти, связанный с осознанием того, что данный объект воспринимался в прошлом.

Представления — образы реальных предметов или процессов реальной действительности, в данный момент не воспринимаемых человеком.

Забывание — процесс, при котором происходит «выпадение» того или иного материала из памяти. Ассоциация — связь между отдельными представлениями, при которой одно из этих представлений вызывает другое. Различают ассоциации по сходству, контрасту, смежности.

Существуют особые виды памяти: моторная, эмоциональная, образная, эйдетическая и словесно-логическая.

Двигательная (моторная) память — запоминание и воспроизведение движений и их систем, лежащее в основе выработки и формирования двигательных навыков и привычек. Эмоциональная память — память человека на пережитые им в прошлом чувства. Образная память — сохранение и воспроизведение образов ранее воспринимавшихся предметов и явлений. Эйдетическая память — очень ярко выраженная образная память, связанная с наличием ярких, четких, живых, наглядных представлений. Словесно-логическая память — запоминание и воспроизведение мыслей, текста, речи. Различают память произвольную и непроизвольную. Непроизвольная память проявляется в тех случаях, когда не ставится специальная цель запомнить тот или иной материал и последний запоминается без применения специальных приемов и волевых усилий. Произвольная память связана со специальной целью запоминания и применением соответствующих приемов, а также определенных волевых усилий.

В процессе деятельности человек-оператор сталкивается с необходимостью в течение определенного интервала времени хранить в своей памяти некоторый объем информации, требуемой для выполнения стоящих перед ним задач. Поэтому особо важное значение приобретает классификация памяти по временным характеристикам. Выделяют кратковременную, долговременную и оперативную память.

Кратковременная память — кратковременный (на несколько секунд или минут) процесс достаточно точного воспроизведения, только что воспринятых предметов или явлений. Процессы оперативной памяти обслуживают непосредственно осуществляемые человеком актуальные действия и операции. После этого момента полнота и точность воспроизведения, как правило, резко ухудшаются. Долговременная память обеспечивает хранение информации длительное время и является постоянным источником информации о мире. В отличии от кратковременной памяти ее объем ограничивается не числом сигналов, а количеством сохраняемой информации.

Сенсорная память (зрительная, слуховая, двигательная) характеризуется емкостью и длительностью храпения информации. Емкость зрительной сенсорной памяти достигает 36 элементов, слуховой памяти — 12. В слуховой памяти след хранится 1−2 секунды, в двигательной и сенсорной памяти до 120 секунд. Для зрительной памяти длительность следа яркости после образа составляет 40−50 миллисекунд.

Обобщив многочисленные данные исследований способности человека перерабатывать информацию, Д. Миллер пришел к выводу, что кратковременная память может удерживать лишь небольшое количество информации в виде структурированных единиц. За короткий период наблюдения человек может запомнить и повторить названия от 5 до 9 незнакомых объектов, или 72.

Объем запоминания материала возрастает при наличии логических и смысловых ассоциативных связей между его отдельными частями.

Ощущение. Это простейший процесс, заключающийся в отражении отдельных свойств или явлений материального мира, а также внутренних состояний организма при непосредственном воздействии раздражителей на соответствующие рецепторы. Существуют ощущения нескольких видов: зрительные, слуховые, кожные, обонятельные, кинестетические, органические (интерорецепторные).

Восприятие. Это процесс отражения в сознании человека предметов или явлений при их непосредственном воздействии на органы чувств, в ходе которого происходит упорядочение и объединение отдельных ощущений в целостные образы предметов и событий.

Восприятие времени — отражение объективной длительности, скорости и последовательности явлений действительности. Восприятие пространства — восприятие формы и взаимного расположения объектов, их рельефа, удаленности и направления, в котором они находятся. Восприятие движения — отражение изменения во времени положения объектов в пространстве. Наблюдение — целенаправленное планомерное восприятие.

Мышление. Это процесс обобщенного и опосредованного познания существенных связей и отношений, существующих между предметами и явлениями. Анализ — мысленное расчленение предметов и явлений на образующие их части, выделение в них отдельных признаков и свойств. Синтез — мысленное соединение отдельных элементов, частей и признаков в единое целое. Конкретизация — умственная операция, в процессе которой человек придает предметный характер той или иной абстрактно-обобщенной мысли, понятию, закону. Обобщение — умственная операция, состоящая в мысленном объединении предметов или явлений по общим и существенным признакам.

Наглядно-действенное мышление — вид мышления, которое осуществляется человеком в форме предметных действий. Наглядно-образное мышление — вид мышления, которое осуществляется в форме наглядных образов. Абстрактное мышление — вид мышления, опирающийся на общие и отвлеченные понятия.

Воображение. Это процесс создания образов-представлений нового, т. е. того, что в прошлом данный человек не воспринимал, с чем раньше не встречался. Непроизвольное (пассивное) воображение возникает без всякого намерения со стороны человека. Произвольное (активное) воображение возникает в результате поставленной человеком цели, намерения. Воссоздающее (репродуктивное) воображение — вид активного воображения, которое возникает на основе описаний или изображений, выполненных другими. Творческое воображение (вид активного воображения) заключается в самостоятельном создании нового образа.

1.3 Мотивация

Проблема мотивации к труду является одной из самих сложных и старых в истории человечества.

Для эргономики чрезвычайно важным является ответ на вопрос о том, почему человек берется за определенную задачу и занимается ею в течение более или менее длительного периода времени, о том какие цели и какие внутренние мотивы заставляют индивида совершать именно эти, а не какие-либо другие поступки. Получить ответ на эти вопросы стало возможным с созданием специальной психологической дисциплины, получившей название исследование мотиваций.

Всякая деятельность исходит из определенных мотивов и направлена на достижение определенных целей. Отношение «мотив-цель» — это своего рода «вектор», задающий ее направленность и интенсивность.

Что связывается с термином «мотив»? Единого мнения на этот счет не существует: мотив понимается как врожденная потребность; как нарушение внутреннего равновесия с окружающей средой; как осознанное стремление к определенному типу удовлетворения; как стремление, к получению новой информации о собственных способностях и компетентности.

Мотив может иметь одно из двух направлений: стремление к чему-либо, или избегание чего-либо, т. е. тенденцию к поиску удовольствия или тенденцию избегания неудовольствия. В области деятельности такие мотивы называют «надеждой на успех» и «боязнью неудачи» .

Можно выделить следующие группы мотивов (потребностей):

1. «Экзистенциальные» Специфические человеческие потребности, вырастающие из попыток раскрыть смысл существования, избежав при этом помрачения рассудка. Здоровый индивидуум обладает способностью находить пути соединения с миром, удовлетворяя потребности в установлении связей, преодолении себя, укорененности в мире, самоидентичности, наконец, в наличии системы ценностей потребности. Они должны быть удовлетворены для безопасного выживания индивида (базисные потребности).

2. Потребности в «установлении связей». Это мотивы, имеющие целью установление контакта, а также выражающие чувство близости к другим людям и внимание к себе с их стороны потребности в контакте.

3. Потребности «развития». Они выражают стремление человека к созиданию и внесению новизны в ситуацию, в которой он находится (стремление к самоутверждению).

В признанной теории А. Маслоу разделил потребности человека на пять основных уровней по иерархическому принципу, который означает, что человек при удовлетворении своих потребностей движется как по лестнице, переходя от низкого уровня к более высокому (рис. 1).

Применение теории иерархии потребностей Маслоу к реальной жизни в качестве основы для построения системы мотивации и стимулирования труда должно проводится с учетом индивидуальной и уникальной системы ценностей каждого человека. Важным моментом является понимание того факта, что потребность высшего уровня не всегда является логическим (иерархическим) продолжением потребностей более низкого уровня.

Рис. 1. Иерархия потребностей (пирамида Маслоу) В области исследования мотиваций введены такие понятия как побуждение, импульс, цель, потребность и др. Они отражают естественное стремление человека установить определение отношения между поведением и внутренними для личности условиями. Таким образом, поведение можно рассматривать как функцию способностей и мотивации. Поскольку мотивационные влияния проявляются в решениях, принимаемых отдельными индивидами, можно утверждать следующее:

достижения = (способности)х (решения).

Трудовая деятельность всегда направлена на реализацию цели, представленной в виде предвосхищаемого результата. Цель как бы связывает социально психологические и процессуальные аспекты деятельности. Различают три типа целей, которые могут влиять на старания и знания работника.

1. «Общие цели» организации, которые влияют на целые группы индивидов. Они, например, могут определять, их будущее в организации, представлять информацию, касающуюся ожиданий организации по отношению к ним.

2. «Задачи-цели» — более частные цели, которые определяют задачи для одного или более индивидов таким образом, что каждый работник знает, за что он отвечает.

3. «Личные цели» или «уровни стремления» — цели устанавливаемые для себя — индивидом. Например, для работника отдела маркетинга «задача-цель» может требовать 10% - ного повышения сбыта, в то время как индивид считает реальным только 5% - ное повышение. Значит 5% и является личной целью.

Цели, которые человек ставит перед собой — результат усилий со стороны администрации, объективных условий, влияющих на восприятие, переформулирования задачи и стремления работников.

Каким образом понятие работы включается в систему личностных, целей и мотивов? Можно предположить, что род занятий или место работы характеризуются определенным рядом требований и побуждений, особенно для индивидов, ориентированных на выполнение, поскольку выполнение трудовых заданий служит для них наилучшим показателем и подтверждением их компетентности и опытности.

Различные группы работников по-разному ожидают последствия своей трудовой деятельности. Теория мотивации пытается объяснить, какие цели формируются и почему, а также то, насколько настойчиво они преследуются. Мотивация понимается как сложный процесс, включающий ряд взаимосвязанных составляющих. Вообще мотивация — это гипотетическое понятие, не поддающееся непосредственному наблюдению, и его необходимо рассматривать как связующее звено между требованиями и побуждениями, с одной стороны, и поведением и принятием решений, касающихся этой ситуации, с другой.

Существует пять основных факторов в значительной степени влияющих на мотивацию. В соответствии со степенью их выраженности в трудовой деятельности работника эти факторы приводят к специфическим модусам переживаний, которые называют «критическими психологическими состояниями». Факторы «разнообразие навыков», «идентичность задачи» и «значимость задачи» создают у работника более или менее сильное ощущение того, что его работа имеет смысл. «Автономия работы» создает у человека чувство ответственности за результаты своей работы, а «обратная связь», которую он получает, позволяет ему, исходя из результатов работы, оценить достигнутый уровень выполнения. Математическое объединение факторов позволяет получить показатель потенциала мотивации (ППМ):

Учет мотивационных следствий в эргономических разработках можно продемонстрировать следующими примерами.

1. Большая часть операций в системах человек-машина основана на определенном количестве обрабатываемой информации; готовность оператора к поиску информации зависит от поощрений и обратной связи.

2. Многие задания, которые должны выполняться операторами в современных системах человек-машина, скучны, особенно это относится к наблюдению автоматизированных процессов. Чтобы такое наблюдение было мотивационно обоснованным, следует обогащать деятельность дополнительными заданиями, затрагивающими честолюбие оператора.

3. Часто решения принимаются в условиях неопределенности и (или) риска. Это налагает на оператора огромную ответственность. Специалисты по эргономике должны осознавать это и рекомендовать для таких случаев разделение ответственности между операторами.

Одно из наиболее важных направлений эргономики заключается в том, чтобы распределить функции между человеком-оператором и машиной. Распределение функций затрагивает вопросы мотивации. Человек-оператор может выполнять определенные задачи лучше, чем машина (табл. 1), но для этого задача должна быть для него привлекательной и предоставлять возможности для развития его способностей.

Таблица 1

Сравнительный анализ возможностей человека и ЭВМ

2. Праксические состояния человека-оператора

Праксические состояния возникают как следствие определенных условий трудовой деятельности. Выделяют шесть отрицательных праксических состояний: психическое утомление, монотония, психическая напряженность, тревожность, эмоциональная стресс, отсутствие мотивации.

Классифицировать праксические состояние представляется возможным на основе двух независимых способов анализа труда работников, которые рассмотрены ниже.

Первый способ основан на том, что любая деятельность характеризуется осознанностью цели, наличием средств её достижения и результатом труда. Целью человека в СЧТС является получение продукта, выполнение транспортных или других задач и обеспечение при этом максимальной безопасности. Средствами достижения цели служат техника, энергия, информация в необходимом для работы объеме. Результат должен соответствовать цели труда, иметь заданный уровень качества и должен быть получен в установленное время.

В идеальном случае человек-оператор располагает всем необходимым (цель — средство — результат) для успешного выполнения своих функций и находится в состоянии функционального комфорта (табл. 2).

В идеальном случае человек-оператор располагает всем необходимым (цель — средство — результат) для успешного выполнения своих функций и находится в состоянии функционального комфорта (табл. 2).

Таблица 2

Праксические состояния как следствия условий работы человека-оператора

В большинстве же случаев он вынужден:

1. Самостоятельно формулировать конкретную цель своих действий в данных условиях, находить ее в должностных или технических инструкциях, получать ее от руководителей, лично принимать ответственные решения;

2. Вести самостоятельный поиск средств деятельности, или реконструировать имеющиеся оборудование, знания, информацию применительно к обстановке;

3. Добиваться положительного результата сколь угодно долго, прилагая для этого большие усилия, работать в условиях дефицита информации об итогах своей работы и даже о назначении своих действий. Разнообразные ситуации, которые возникают в этих условиях, продуцируют соответствующие психические состояния (табл. 2).

Состояние психической напряженности вызывается чрезмерной величиной психических усилий, необходимых человеку для решения поставленных перед ним задач. Это состояние возникает в сложных условиях деятельности, когда оператору известны цели его деятельности и результат, которого он должен достигнуть, но он не готов к немедленной работе и испытывает дефицит средств: информации, условий, оборудования и т. д.

Состояние психического утомления развивается в процессе работы человека-оператора, если он произвел чрезмерные затраты. Это означает, что он имел ясно сформулированную цель деятельности, располагал всем необходимым для выполнения, но получение результата требовало продолжительной работы. Состояние ожидания результата вызывает психическое утомление.

Состояние отсутствия или пониженной мотивации встречается довольно часто. В таких условиях деятельность не имеет внутреннего побуждающего мотива, а цель работы привносится извне в форме принуждения. Оператор при этом обеспечен всеми необходимыми средствами деятельности и, следуя требованиям, более или менее легко получает результат. Но его работоспособность неуклонно снижается, наблюдаются нежелательные функциональные сдвиги, напоминающие симптомы усталости.

Состояние эмоционального стресса человек испытывает практически только в особых экстремальных ситуациях. При этом сущность эмоционального стресса заключается в том, что цели деятельности четко сформулированы, но оператор оказывается лишен средств получения результата, и итог развития событий практически не зависит от человека. Неспособность человека-оператора обеспечить безопасность окружающих людей и свою собственную, неотвратимость неудачи, беспомощность служат причиной возникновения эмоционального стресса.

Состояние монотонии — наиболее распространенное состояние человека во многих областях трудовой деятельности. Особенности современного производства: работа на конвейере, чрезвычайная сложность производимой продукции — зачастую приводят к тому, что оператор отделен от действительных целей своего труда и не знает результатов своих трудовых затрат. Ему предоставлены только средства деятельности: исходные материалы, оборудование, технологии, алгоритм работы. Изолированность от целей и результатов труда, отсутствие удовлетворения от воплощения своих усилий приводят к возникновению и развитию монотонии.

Тревожность следует рассматривать не только как одно из свойств личности, но и как продукт условий, сложившихся в трудовой деятельности. Состояние тревожности часто встречается у рабочих, служащих, людей опасных профессий. Объяснить его возникновение можно тем, что ни в одном виде деятельности не удается регламентировать служебные обязанности, отношения, технологический процесс до такой степени, чтобы полностью исключить элементы неопределенности. Оператора весьма часто преследует предчувствие неудачи в труде из-за неясно сформулированной цели поведения в конкретной ситуации и недостаточной ориентации в средствах ее разрешения. В этом заключается причина развития состояния тревожности.

Индифферентное состояние свойственно человеку, совершенно не включенному заинтересованно в производственную ситуацию: ему не известны ни цель системы, в которой он оказался, ни список средств, которые эта система использует ради достижения неизвестного ему результата.

Второй способ анализа условий труда человека-оператора характеризуется степенью готовности его к активным действиям в ситуации с точки зрения:

· ее предвосхищения или внезапности;

· обладания рациональным алгоритмом ее разрешения.

Отражением степени готовности оператора к действиям и являются отрицательные праксические состояния. Зачастую работник может располагать готовыми, рациональными алгоритмами ситуаций, способами их интеллектуального логического анализа и принятия решения на их основе. Но в некоторых случаях он не имеет рационального объяснения происходящему, поэтому не может найти адекватную модель поведения и реагирует на ситуацию эмоционально: испытывает страх, подавленность, ожидает неотвратимых неприятностей, неудач и т. д. Классификация ситуаций и соответствующих им способов реагирования приведены в таблице 3. Из таблицы видно, что внезапная, неожиданная ситуация при условии, когда работник может реагировать на нее только эмоционально, вызывает эмоциональный стресс. Если же человек-оператор понимает ситуацию и знает способы ее разрешения, то усилия, необходимые для их реализации в экстремальных условиях, продуцируют состояние психической напряженности.

Таблица 3

Отрицательные праксические состояния как следствия степени готовности человека-оператора к работе

Стандартная ситуация, разрешаемая стереотипной реакцией, требует от человека-оператора минимальных усилий и при длительной работе приводит к состоянию монотонии или отсутствия мотивации.

Длительно ожидаемая, предвосхищаемая и приближаемая усилиями оператора ситуация продуцирует психическое утомление в том случае, если он владеет необходимыми способами деятельности и длительное время их реализует. Если же ситуация предвосхищается человеком, но он ожидает наступления нежелательного события, не зная, как можно что-нибудь изменить, то развивается состояние тревожности.

Классификация праксических состояний позволяет диагностировать их по условиям деятельности человека-оператора, а также прогнозировать эти состояния и управлять ими.

3. Особые психические состояния

Организация контроля за психическим состоянием операторов необходима в связи с возможностью появления у специалистов особых психических состояний, которые не являются постоянным свойством личности, но, возникая спонтанно и под влиянием внешних факторов, существенно изменяют работоспособность человека. Среди особых психических состояний, имеющих значение для психической надежности оператора, необходимо выделить параксизмалъные расстройства сознания, психогенные изменения настроения, состояния, связанные с приемом психически активных средств (стимуляторов, транквилизаторов, алкогольных напитков).

Параксизмальные состояния — группа расстройств различного происхождения (органические заболевания головного мозга, эпилепсия, обмороки), характеризующиеся кратковременной, от секунд до нескольких минут, утратой сознания. При выраженных формах наблюдаются падения человека и судорожные движения тела и конечностей.

Параксизмальные перерывы в операторской деятельности могут быть причиной губительных последствий особенно для водителей транспорта, верхолазов, монтажников, строителей, работающих на высоте.

Современные средства психофизиологических исследований позволяют своевременно выявлять лиц со скрытой наклонностью к параксизмальным состояниям.

Психогенные изменения настроения и аффективные состояния возникают под влиянием психических воздействий. Снижение настроения и апатия могут длиться от нескольких часов до 1−2 месяцев.

Снижение настроения наблюдается при гибели родных и близких людей, после конфликтных ситуаций. При этом появляются безразличие, вялость, общая скованность, заторможенность, затруднение переключения внимания, замедление темпа мышления. Снижение настроения сопровождается ухудшением самоконтроля и может быть причиной производственного травматизма.

Под влиянием обиды, оскорбления, производственных неудач могут развиваться аффективные состояния (аффект — взрыв эмоций). В состоянии аффекта у человека развивается психогенное (эмоциональное) сужение сознания. При этом наблюдаются резкие движения, агрессивные и разрушительные действия. Лица склонные к эффектным состояниям, относятся к категории с повышенным риском травматизации и не должны назначаться на специальности с высокой ответственностью.

Лекарственные изменения психического состояния связаны с употреблением психически активных средств. Современная медицина располагает большим арсеналом психофармакологических средств, оказывающих влияние на психическую деятельность и состояние людей.

Практический опыт свидетельствует, что прием легких стимуляторов (чай, кофе) помогает в борьбе с сонливостью и может способствовать повышению работоспособности на короткий период. Однако прием активных стимуляторов на ответственных видах работ способен вызвать отрицательный эффект — ухудшается самочувствие, уменьшается подвижность и скорость реакций. Распространенное среди населения употребление транквилизаторов представляет особую проблему. Оказывая выраженное успокоение и предупреждая развитие неврозов, эти препараты могут снизить психическую активность, замедлить реакции, вызвать апатию и сонливость.

Пьянство и алкоголизм также представляют серьезную проблему для безопасности в трудовых процессах. Алкоголь не совместим с безопасностью труда. Эта несовместимость определяется тем отрицательным влиянием, которое оказывает его употребление на индивидуальные качества, которые позволяют человеку на производстве избегать аварий и несчастных случаев, а в экстремальных (аварийных) условиях принимать правильные решения по обеспечению личной безопасности и безопасности рабочей зоны. По различным данным автомобильный травматизм в 40−60% случаев связан с употреблением алкоголя. Имеется сообщение, что смертельные случаи на производстве в 64% обусловлены приемом алкоголя и ошибочными действиями погибших.

При поступлении алкоголя в организм человека в первую очередь на алкоголь реагирует нервная система. Алкоголь, попадая в нервные клетки, снижает их работоспособность. Нарушается деятельность клеток коры больших полушарий головного мозга, затем клеток спинного мозга и глубоких отделов головного мозга.

Алкоголь действует угнетающе на процессы торможения: происходит растормаживание подкорковых центров, что вызывает возбуждение в состоянии алкогольного опьянения.

При возрастании степени опьянения угнетение распространяется и на подкорковые центры головного мозга. Повышенное настроение сменяется проходящим или достаточно длительным состоянием раздражения, придирчивости, недовольства окружающими, обидой.

Слабый контроль за эмоциями легко реализуется в действия. Человек утрачивает способность оценивать ситуацию в целом, свое место в ней и взаимоотношения с окружающими. Постепенно углубляются процессы угнетения подкорковых центров. Речь становится нечеткой, усугубляется нечеткость в движениях, походке, выполнении привычных действий из-за расстройства вестибулярного аппарата. Затрудняется правильное восприятие скорости и расстояния.

При систематическом употреблении спиртных напитков у человека возникает специфическое заболевание с прогрессирующим течением — алкоголизм, при котором наступает общее расстройство всего организма.

Действие наркотиков на организм человека намного опаснее, чем действие алкоголя. Наркотики — это вещества, различные по своему химическому составу и по действию на организм. Действие их в зависимости от дозы может быть прямо противоположным, но одно объединяет эти вещества: все они отрицательно влияют на психику человека. Как правило, наркомания возникает при злоупотреблении одним наркотиком, но возможна зависимость от двух и более наркотических веществ (полинаркомания).

По своему характеру наркомания во многом сходна с алкоголизмом, но отличается более быстрым развитием, признаки заболевания появляются в короткие сроки, а последствия могут быть малообратимыми.

Речь идет об острых отравлениях наркотиками (даже смертельных) и о быстроразвивающихся нарушениях физического здоровья, грубых изменениях личности.

Действие наркотика на организм связано с нарушениями функции центральной нервной системы (головного мозга) и периферической нервной системы.

После принятия наркотика кратковременное состояние мнимого благополучия сменяется глубокой депрессией, состоянием оглушенности, искажением восприятия, нарушением мышления. В этот период у больных зачастую наблюдаются судорожные припадки, острый психоз подобно «белой горячке» при алкоголизме, во время которого возникает угроза для жизни больного и опасность для окружающих. Но и при благоприятном исходе еще долгое время остается подавленное настроение, чувство усталости, разбитости, поверхностный сон.

У людей, принимающих наркотические вещества, снижается память, способность к обучению и восприятию. Употребление наркотиков в подростковом и юношеском возрасте ведет к задержке развития социальных и трудовых навыков.

Наркотик, воздействуя на нервную систему и нарушая ее функции, вызывает настоящую цепную реакцию, изменения в других системах организма. Употребление наркотиков ведет к воспалительным изменениям в почках, вызывает серьезные нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта, приводит к тяжелым заболеваниям сердца и сосудов. Угнетаются функции печени, в легких развиваются застойные явления, подавляется иммунитет.

При непосредственном обеспечении безопасности труда учитывают, что больных алкоголизмом и в особенности людей, склонных к употреблению наркотиков, нельзя допускать к ответственным работам и работам с повышенной опасностью, а также к трудовым процессам, связанным с применением различных видов спиртов и препаратов наркотического действия.

4. Негативные факторы производственной среды Производственная среда — это часть техносферы, обладающая повышенной совокупностью негативных факторов. Основными носителями травмирующих и вредных факторов в производственной среде являются машины и другие технические устройства, химически и биологически активные предметы труда, источники энергии, нерегламентированные действия работающих, нарушения режимов и организации деятельности, а также отклонения от допустимых параметров микроклимата рабочей зоны.

4.1 Классификация условий трудовой деятельности Условия труда — это совокупность факторов производственной среды и трудового процесса, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда.

В соответствии с ГОСТ 12.0.002−80 различают четыре группы факторов трудовой деятельности:

· физические факторы, включающие микроклиматические параметры и запыленность воздушной среды, все виды излучений, виброакустические характеристики рабочего места и качество освещения;

· химические факторы, включающие некоторые вещества биологической природы;

· биологические факторы, куда отнесены патогенные микроорганизмы, белковые препараты, а также препараты, содержащие живые клетки и споры микроорганизмов;

· факторы трудового процесса.

Условия труда, при которых воздействие на работающего вредных и опасных производственных факторов исключено или их уровень не превышает гигиенических нормативов (Р.2.2.2006;05 «Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса»), называют безопасными условиями труда.

Условия труда в целом оцениваются по четырем классам, которые представлены схемой на рис. 2. Безопасные условия труда — это оптимальные (1-й класс) и допустимые (2-й класс) условия.

Оптимальные (комфортные) условия труда (1-й класс) обеспечивают максимальную производительность труда и минимальную напряженность организма человека. Этот класс установлен только для оценки параметров микроклимата и факторов трудового процесса. Для остальных факторов условно оптимальными считаются такие условия труда, при которых неблагоприятные факторы не превышают безопасных пределов для населения.

Допустимые условия труда (2-й класс) характеризуются такими уровнями факторов среды и трудового процесса, которые не превышают установленных гигиеническими нормативами для рабочих мест. Возможные изменения функционального состояния организма восстанавливаются во время регламентированного отдыха или к началу следующей смены и не должны оказывать неблагоприятное воздействие в ближайшем и отдаленном периоде на состояние здоровья работающего и его потомство. Оптимальный и допустимый классы соответствуют безопасным условиям труда.

Рис. 2. Классы условий труда Вредные условия труда (3-й класс) характеризуются наличием вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы и оказывающих неблагоприятное воздействие на организм работающего и/или его потомства. В зависимости от уровня превышения нормативов факторы этого класса подразделяются на четыре степени вредности:

3.1 — вызывающие обратимые функциональные изменения организма;

3.2 — приводящие к стойким функциональным нарушениям и росту заболеваемости;

3.3 — приводящие к развитию профессиональной патологии в легкой форме и росту хронических заболеваний;

3.4 — приводящие к возникновению выраженных форм профессиональных заболеваний, значительному росту хронических и высокому уровню заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

Травмоопасные (экстремальные) условия труда (4-й класс). Уровни производственных факторов этого класса таковы, что их воздействие на протяжении рабочей смены или ее части создает угрозу для жизни и/или высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных заболеваний.

Работа в условиях несоответствия нормативным требованиям возможна только с сокращением времени воздействия вредных производственных факторов, т. е. сокращением рабочей смены — защита временем.

При оценке воздействия негативных факторов на человека следует учитывать степень влияния их на здоровье и жизнь человека, уровень и характер изменений функционального состояния и возможностей организма, его потенциальных резервов, адаптивных способностей и возможности развития последних.

При оценке допустимости воздействия вредных факторов на организм человека исходят из биологического закона субъективной количественной оценки раздражителя Вебера-Фехнера. Он выражает связь между изменением интенсивности раздражителя и силой вызванного ощущения: реакция организма прямо пропорциональна относительному приращению раздражителя где dL — элементарное ощущение организма; а — коэффициент пропорциональности; dR — элементарное приращение раздражителя.

Интегрируя данное выражение и принимая, а = 10 lg, получают уровень ощущения раздражителя

где R₀ — пороговое значение ощущений, т. е. минимальная энергия раздражителя, характеризующая натаяв ощущения.

На базе закона Вебера-Фехнера построено нормирование вредных факторов. Чтобы исключить необратимые биологические эффекты, воздействие факторов ограничивается предельно допустимыми уровнями или предельно допустимыми концентрациями.

Предельно допустимый уровень или предельно допустимая концентрация — это максимальное значение фактора, которое, воздействуя на человека (изолированно или в сочетании с другими факторами), не вызывает у него и у его потомства биологических изменений даже скрытых и временно компенсируемых, в том числе заболеваний, изменений реактивности, адаптационно-компенсаторных возможностей, иммунологических реакций, нарушений физиологических циклов, а также психологических нарушений (снижения интеллектуальных и эмоциональных способностей, умственной работоспособности). ПДК и ПДУ устанавливают для производственной и окружающей среды.

При их принятии руководствуются следующими принципами:

· приоритет медицинских и биологических показаний к установлению санитарных регламентов перед прочими подходами (технической достижимостью, экономическими требованиями);

· пороговость действия неблагоприятных факторов (в том числе действия, ионизирующего излучения);

· опережение разработки и внедрения профилактических мероприятий появления опасного и вредного фактора.

Ниже рассмотрено воздействие на организм человека и гигиеническое нормирование негативных факторов техносферы.

4.2 Механические опасности Под механическими опасностями понимаются такие нежелательные воздействия на человека, происхождение которых обусловлено силами гравитации или кинетической энергией тел.

Механические опасности создаются падающими, движущимися, вращающимися объектами природного и искусственного происхождения.

Носителями механических опасностей искусственного происхождения являются машины и механизмы, различное оборудование, транспорт, здания и сооружения и многие другие объекты, воздействующие в силу разных обстоятельств на человека своей массой, кинетической энергией или другими свойствами.

Величину механических опасностей можно оценить по-разному. Например, количеством движения mv, кинетической энергией 0,5 mv², запасенной энергией mgh (m, v — масса и скорость тела соответственно, h — высота, g — ускорение свободного падения).

Объекты, представляющие механическую опасность, можно разделить по наличию энергии на два класса: энергетические и потенциальные. Энергетические объекты воздействуют на человека, так как имеют тот или иной энергетический потенциал. Потенциальные механические опасности лишены энергии. Травмирование в этом случае может произойти за счет энергии самого человека. Например, колющие, режущие предметы (торчащие гвозди, заусенцы, лезвия и т. п.) представляют опасность при случайном контакте человека с ними. К потенциальным опасностям относятся и такие опасности, как неровные и скользкие поверхности, по которым передвигается человек, высота возможного падения, открытые люки и др. Перечисленные безэнергетические опасности являются причиной многочисленных травм (переломов, вывихов, сотрясений головного мозга, падений, ушибов).

Защита от механических опасностей осуществляется разными способами, характер которых зависит от конкретных условий деятельности. Хорошо разработаны также способы оказания доврачебной помощи и лечения последствий механических опасностей.

4.3 Механические колебания К механическим колебаниям относятся: вибрация, шум, инфразвук, ультразвук.

Общим свойством этих физических процессов является то, что они связаны с переносом энергии, При определенной величине и частоте эта энергия может оказывать неблагоприятное воздействие на человека: вызывать различные заболевания, создавать дополнительные опасности.

4.3.1 Вибрация Общая характеристика. Вибрацией называются механические колебания, испытываемые каким-то телом. Причиной вибрации являются неуравновешенные силовые воздействия. Вибрация находит полезное применение в медицине (вибромассаж) и в технике (вибраторы). Однако длительное воздействие вибрации на человека является опасным. Опасна вибрация при определенных условиях и для машин и механизмов, так как может вызвать их разрушение.

Различают общую и локальную (местную) вибрации.

Общая вибрация вызывает сотрясение всего организма, местная воздействует на отдельные части тела. Иногда работающий может одновременно подвергаться общей и местной вибрации (комбинированная вибрация). Вибрация нарушает деятельность сердечно-сосудистой и нервной систем, вызывает вибрационную болезнь. Особенно опасна вибрация на резонансных или околорезонансных частотах (6−9 Гц).

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются: амплитуда смещения, то есть величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; амплитуда колебательной скорости и колебательного ускорения; период колебаний Т — время между двумя последовательным одинаковыми состояниями системы; частота f.

Нормирование. Различают санитарно-гигиеническое и техническое нормирование вибрации. Вибрация нормируется стандартами и другими правилами и нормами.

Защита. Существует несколько основных направлений борьбы с вибрацией.

Борьба с вибрацией в источнике ее возникновения предполагает конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых исключены или снижены неуравновешенные силы, отсутствует ударное взаимодействие деталей, вместо подшипников качения используются подшипники скольжения. Применение специальных видов зацепления и чистоты поверхности шестерен позволяют снизить уровень вибрации на 3−4 дБ. Устранение дисбаланса вращающихся масс достигается балансировкой.

Отстройка от режима резонанса достигается либо изменением характеристик системы (массы и жесткости), либо изменением угловой скорости. Жесткостные характеристики системы изменяются введением в конструкцию ребер жесткости или изменением ее упругих характеристик.

Вибродемпфирование — это снижение вибрации объекта путем превращения ее энергии в другие виды (в конечном счете — в тепловую). Увеличения потерь энергии возможно достичь разными приемами: использованием материалов с большим внутренним трением; использованием пластмасс, дерева, резины; нанесением слоя упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.). Толщина покрытий берется равной 2−3 толщинам демпфируемого элемента конструкции. Хорошо демпфируют колебания смазочные масла.

Виброгашение — это способ снижения вибрации путем введения в систему дополнительных реактивных импедансов (сопротивлений). Чаще всего для этого вибрирующие агрегаты устанавливают на массивные фундаменты. Одним из способов увеличения реактивного сопротивления является установка виброгасителей.

Примером виброзащиты могут служить также гибкие вставки в воздуховодах, «плавающие полы», виброизолирующие опоры (для изоляции машин с вертикальной возмущающей силой).

В промышленности находит применение активная виброзащита, которая предусматривает введение дополнительного источника энергии (сервомеханизма), с помощью которого осуществляется обратная связь отизолируемого объекта к системе виброизоляции. Для защиты от вибрации применяются специальные средства индивидуальной защиты (рукавицы, перчатки).

4.3.2 Шум Всякий нежелательный звук принято называть шумом. Шум вреден для здоровья, снижает работоспособность, повышает уровень опасности.

Общая характеристика. Шум — это механические колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Частицы среды при этом колеблются относительно положения равновесия. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с. Шум создается источником, который имеет определенную мощность Р. Мощность, приходящаяся на единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения звука, называется интенсивностью звука I, Вт/м2. Давление Р, возникающее в среде при прохождении звука, называется акустическим. Оно измеряется в Н/м² или Па.

Абсолютные значения интенсивности и давления меняются в широких пределах. Пользоваться абсолютными значениями этих характеристик шума неудобно. Кроме того, ощущения человека пропорциональны логарифму раздражителя (закон Вебера-Фехнера). Поэтому введены особые показатели, называемые уровнями, которые выражаются в децибелах (дБ). Уровень интенсивности шума определяется по формуле:

дБ, где I₀ — интенсивность, соответствующая порогу слышимости, I₀ = 10^-12 Вт/м².

Уровень звукового давления равен:

дБ, где Р₀ =2 Ч 10^-5 Н/м² = Па — давление порога слышимости.

Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам высокой частоты. Поэтому для оценки шума необходимо знать его частоту, которая измеряется в герцах (Гц), то есть числом колебаний в секунду. Ухо человека воспринимает звуковые колебания в пределах 16−20 000 Гц. Ниже 16 Гц и выше 20 000 Гц находятся соответственно области неслышимых человеком инфразвуков и ультразвуков. Зависимость уровней от частоты называется спектром шума.

Вредное воздействие шума зависит и от длительности нахождения человека в неблагоприятных в акустическом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума. Доза шума — Д в Па² Ч ч — интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени.

Нормирование. Нормирование может осуществляться несколькими методами:

1) по предельному спектру (ПС). ПС — это восемь нормативных уровней звукового давления на частотах от 31,5 до 8000 Гц (в октавных полосах);

нормирование уровня звука в дБА;

по дозе шума.

Защита. Измерение шума проводят с целью определения уровней звуковых давлений на рабочих местах и соответствия их санитарным нормам, а также для разработки и оценки эффективности различных шумоглушащих мероприятий.

Основным прибором для измерения шума является шумомер. В шумомере звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются и затем, пройдя через корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором.

Для снижения шума могут быть применены следующие методы:

снижение шума в источнике;

изменение направленности излучения;

рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений;

снижение шума на пути его распространения;

средства индивидуальной защиты от шума.

4.3.3 Инфразвук Неслышимая человеком область колебаний. Обычно верхний границей инфразвуковой области считают частоты 16−25 Гц. Нижняя граница инфразвука не определена.

Для инфразвука характерно малое поглощение. Поэтому инфразвуковые волны могут распространяться на очень большие расстояния.

Защита от инфразвука представляет серьезную проблему.

4.3.4 Ультразвук Общая характеристика. Ультразвук находит широкое применение в металлообрабатывающей промышленности, машиностроении, металлургии и т. д. Частота применяемого ультразвука от 20 кГц до 1 МГц, мощности — до нескольких киловатт.

Ультразвук оказывает вредное воздействие на организм человека. У работающих с ультразвуковыми установками нередко наблюдаются функциональные нарушения нервной системы, изменения давления, состава и свойства крови. Часты жалобы на головные боли, быструю утомляемость, потерю слуховой чувствительности.

Ультразвук может действовать на человека как через воздушную среду, так и через жидкую или твердую (контактное действие на руки).

Уровни звуковых давлений в диапазоне частот от 11 до 20 кГц не должны превышать соответственно 75−110 дБ, а общий уровень звукового давления в диапазоне частот 20−100 кГц не должен превышать 110 дБ.

Защита. Защита от действия ультразвука при воздушном облучении может быть обеспечена:

путем использования в оборудовании более высоких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше;

путем выполнения оборудования, излучающего ультразвук, в звукоизолирующем исполнении (типа кожухов).

путем устройства экранов, в том числе прозрачных, между оборудованием и работающим;

размещение ультразвуковых установок в специальных помещениях, выгородках или кабинах, если перечисленными выше мероприятиями невозможно получить необходимый эффект.

Защита от действия ультразвука при контактном облучении состоит в полном исключении непосредственного соприкосновения работающих с инструментом, жидкостью и изделиями, поскольку такое воздействие наиболее вредно.

4.4 Электрический ток Действие электрического тока на человека. Носит многообразный характер. Проходя через организм человека, электрический ток вызывает термическое, электролитическое, а также биологическое действия.

Термическое действие тока проявляется в ожогах некоторых отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов, крови и т. п.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении крови и других органических жидкостей организма и вызывает значительные нарушения их физико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется как раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе легких и сердца. В результате могут возникнуть различные нарушения и даже полное прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания.

Это многообразие действий электрического тока может привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.

В большинстве случаев электротравмы излечиваются, но иногда при тяжелых ожогах травмы могут привести к гибели человека.

Различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Электрический ожог — самая распространенная электротравма. Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Различают четыре степени ожогов: I — покраснение кожи; II — образование пузырей; III — повреждение глубоких слоев кожи с образованием струпьев (если кожа омертвевает не на всю толщину и ее нижние слои сохраняются, это ожог 3-й, А степени, если же гибнут все слои кожи, это — ожог 3-й Б степени; IV — обугливание тканей. Тяжесть поражения организма обуславливается не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности тела.

Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1−2 кВ и являются в большинстве случаев ожогами I и II степени; иногда бывают и тяжелые ожоги.

Дуговой ожог. При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (температура дуги выше 3500 °C и у нее весьма большая энергия), которая и причиняет дуговой ожог. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые — III или IV степени.

Электрические знаки — четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей.

В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается благополучно.

Металлизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях рубильников под нагрузкой и т. п. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагревшимся металлом.

Электроофтальмия — поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и ультракрасные лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла. Защита от электроофтальмии достигается ношением защитных очков, которые не пропускают ультрафиолетовых лучей и обеспечивают защиту глаз от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызванные падением человека с высоты, ударами о предметы в результате непроизвольных движений или потери сознания при воздействии тока. Механические повреждения, являются, как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения.

Электрический удар — это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические удары условно делятся на следующие четыре степени: I — судорожное сокращение мышц без потери сознания; II,—судорожное сокращение мышц, потеря сознания, но сохранение дыхания и работы сердца; III — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV — клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть: прекращение работы сердца как следствие воздействия тока на мышцу сердца, прекращение дыхания в результате прямого или рефлекторного воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания. и электрический шок — своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т. п.

Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током. Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов: значения тока, проходящего через тело человека; электрического сопротивления человека; уровня приложенного к человеку напряжения; продолжительности воздействия электрического тока; пути тока через тело человека; рода и частоты электрического тока; условий внешней среды и других факторов.

Величина тока и напряжение (см. ниже). Основным фактором, обусловливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека. Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет значение тока, проходящего через человека.

Ощутимый ток — электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения. Ощутимые раздражения вызывает переменный ток силой 0,6−1,5 мА и постоянный — силой 5−7 мА.

Неотпускающий ток — электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый неотпускающий ток составляет 10−15 мА переменного тока и 50−60 мА постоянного. При таком токе человек уже не может самостоятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть, и оказывается как бы прикованным к ней.

Фибрилляционный ток — электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА переменного тока и 300 мА постоянного при длительности действия 1−2 с по пути рука-рука или рука-ноги. Фибрилляционный ток может достичь 5 А.

Электрическое сопротивление тела человека. Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15−20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300−500 Ом.

На сопротивление тела оказывает влияние площадь контактов, а также место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела.

С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.

Продолжительность воздействия электрического тока. Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека. Продолжительное действие тока приводит к тяжелым, а иногда и смертельным поражениям.

Путь тока через тело человека. Путь прохождения тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется также сопротивлением кожи на различных участках тела.

Наиболее опасны петли голова-руки и голова-ноги, но эти петли возникают относительно редко.

Род и частота электрического тока. Постоянный ток примерно в 4−5 раз безопаснее переменного.

Это положение справедливо лишь для напряжений до 250−300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц). Для переменного тока играет роль также и его частота. С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через человека, а следовательно повышается опасность поражения.

Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 100 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45−50 кГц. Эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1−2 кГц.

Индивидуальные свойства человека. Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары.

Повышенной восприимчивостью к электрическому току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными болезнями и др. Поэтому лица с такими болезнями не допускаются к работе с действующими электроустановками.

Условия внешней среды. Состояние окружающей воздушной среды, а также окружающая обстановка могут существенным образом влиять на опасность поражения током.

Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающе действующие на изоляцию электроустановок, а также высокая температура окружающего воздуха понижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

Критерии безопасности электрического тока. При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем руководствуются допустимыми значениями тока при данном пути его протекания и длительности воздействия в соответствии с ГОСТ 12.1.038−82.

При длительном воздействии допустимый ток принят в 1 мА. При продолжительности воздействия до 30 с — 6 мА. При воздействии 1 с и менее величины токов приведены ниже, однако они не могут рассматриваться как обеспечивающие полную безопасность и принимаются в качестве практически допустимых с достаточно малой вероятностью поражения (см. табл. 4).

Эти токи считаются допустимыми для наиболее вероятных путей их протекания в теле человека: рука-рука, рука-ноги и нога-нога.

Таблица 4

Практически допустимые величины тока

Условия поражения электрическим током. Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения. Опасность такого прикосновения, оцениваемая значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжением сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали (т. е. заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Основные причины поражения электрическим током. Выделяют следующие основные причины поражения электрическим током.

Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением в результате: ошибочных действий при проведении работ; неисправности защитных средств, которыми пострадавший касался токоведущих частей и др.

Появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования в результате: повреждения изоляции токоведущих частей; замыкания фазы сети на землю; падения провода (находящегося под напряжением) на конструктивные части электрооборудования и др.

Появление напряжения на отключенных токоведущих частях в результате: ошибочного включения отключенной установки; замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями; разряда молнии в электроустановку и др.

Возникновение напряжения шага на участке земли, где находится человек, в результате: замыкания фазы на землю; выноса потенциала протяженным токопроводящим предметом (трубопроводом, железнодорожными рельсами); неисправностей в устройстве защитного заземления и др.

Напряжением шага называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека.

Если человек будет находиться в зоне растекания тока, например, при повреждении воздушной линии электропередачи, или нарушении изоляции силового кабеля, проложенного в земле, или при отекании тока через заземлитель и стоять при этом на поверхности земли, имеющей разные потенциалы в местах, где расположены ступни ног, то на длине шага возникает напряжение.

Напряжение шага всегда меньше напряжения прикосновения. Кроме того, протекание тока по нижней петле «нога-нога» менее опасно, чем по пути «рука-нога».

Технические способы и средства защиты. Для обеспечения электробезопасности применяют отдельно или в сочетании один с другим следующие технические способы и средства защиты: недоступность токоведущих частей, находящихся под напряжением, электрическое разделение сети, малые напряжения, двойная изоляция, выравнивание потенциалов, защитное заземление, зануление, защитное отключение и др. К техническим способам и средствам также относятся предупредительная сигнализация, знаки безопасности, средства индивидуальной и коллективной защиты, предохранительные приспособления и др.

Недоступность токоведущих частей электроустановок для случайного прикосновения может быть обеспечена рядом способов: изоляцией токоведущих частей, ограждением, различными блокировками, размещением токоведущих частей на недоступном расстоянии.

4.5 Электромагнитные поля Электромагнитное поле (ЭМП) представляет особую форму материи. Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое. Но электромагнитное поле может существовать и в свободном, отделенном от заряженных частиц, состоянии в виде движущихся со скоростью, близкой к 3Ч10⁸ м/с, фотонов или вообще в виде излученного движущегося с этой скоростью электромагнитного поля (электромагнитных волн). Спектр электромагнитных колебаний по частоте достигает 10²¹ Гц. В зависимости от энергии фотонов (квантов) его подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излучений. В гигиенической практике к неионизирующим излучениям относят также электрические и магнитные поля.

4.5.1 Электромагнитное поле промышленной частоты К ЭМП промышленной частоты относятся линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы. Они являются источниками электрических и магнитных полей промышленной частоты (50 Гц). Длительное действие таких полей приводит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в области сердца. Для хронического воздействия ЭМП промышленной частоты характерны нарушения ритма и замедление частоты сердечных сокращений. У работающих с ЭМП промышленной частоты могут наблюдаться функциональные нарушения в ЦНС и сердечно-сосудистой системе, в составе крови. Поэтому необходимо ограничивать время пребывания человека в зоне действия электрического поля, создаваемого токами промышленной частоты напряжением выше 400 кВ.

Нормирование. Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического поля E (кВ/м), напряженности магнитного поля Н (А/м) или индукции магнитного поля В (мкТл) частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в электромагнитном поле на рабочих местах персонала и регламентируются Санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами СанПиН 2.2.4.1191−03.

Пребывание в ЭП напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение всего рабочего дня. Допустимое время (ч) пребывания в ЭП напряженностью 5…20 кВ/м определяется следующим образом:

где Е — напряженность воздействующего ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность ЭП не должна превышать 5 кВ/м. При напряженности ЭП 20…25 кВ/м время пребывания персонала в ЭП не должно превышать 10 мин. Предельно допустимый уровень напряженности ЭП устанавливается равным 25 кВ/м.

Влияние электрических полей переменного тока промышленной частоты в условиях населенных мест (внутри жилых зданий, на территории жилой застройки и на участках пересечения воздушных линий с автомобильными дорогами) ограничивается «Санитарными нормами и правилами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» № 2971—84. В качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля:

· внутри жилых зданий 0,5 кВ/м;

· на территории жилой застройки 1 кВ/м;

· в населенной местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа, в пределах поселковой черты этих пунктов), а также на территории огородов и садов 5 кВ/м;

· на участках пересечения воздушных линий (ВЛ) с автомобильными дорогами I—IV категории 10 кВ/м;

· в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и частично посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья) 15 кВ/м;

· в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения 20 кВ/м.

4.5.2 Электростатическое поле (ЭСП) Общая характеристика. Под статическим электричеством понимают совокупность явлений, связанных с возникновением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности, или в объеме диэлектриков, или на изолированных проводниках.

Образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя условиями. Во-первых, должен произойти контакт поверхностей, в результате которого образуется двойной электрический слой. Во-вторых, хотя бы одна из контактирующих поверхностей должна быть из диэлектрического материала. Заряды будут оставаться на поверхностях после их разделения только в том случае, если время разрушения контакта меньше времени релаксации зарядов. Последнее в значительной степени определяет величину зарядов на разделенных поверхностях.

Двойной электрический слой — это пространственное распределение электрических зарядов на границах соприкосновения двух фаз. Такое распределение зарядов наблюдается на границе металл — металл, металл — вакуум, металл — газ, металл — полупроводник, металл — диэлектрик, диэлектрик — диэлектрик, жидкость — твердое тело, жидкость — жидкость, жидкость — газ. Толщина двойного электрического слоя на границе раздела двух фаз соответствует диаметру иона (10^-10 м).

Основная опасность, создаваемая электризацией различных материалов, состоит в возможности искрового разряда как с диэлектрической наэлектризованной поверхности, так и с изолированного проводящего объекта. труд потребность человек среда Разряд статического электричества возникает тогда, когда напряженность электрического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха эта величина составляет примерно 30 кВ/м.

Воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического электричества произойдет, если выделяющаяся в разряде энергия будет больше энергии, воспламеняющей горючую смесь, или, в общем случае, выше минимальной энергии зажигания горючей смеси.

Воздействие электростатического поля (ЭСП) — статического электричества — на человека связано с протеканием через него слабого тока (несколько микроампер). При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на ток (резкое отстранение от заряженного тела) возможна механическая травма при ударе о рядом расположенные элементы конструкций, падении с высоты и т. д.

Исследование биологических эффектов показало, что наиболее чувствительны к электростатическому полю ЦНС, сердечно-сосудистая система, анализаторы. Люди, работающие в зоне воздействия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна и др. Характерны своеобразные «фобии», обусловленные страхом ожидаемого разряда, склонность к психосоматическим расстройствам с повышенной эмоциональной возбудимостью и быстрой истощаемостью, неустойчивость показателей пульса и артериального давления.

Нормирование. Осуществляют в соответствии с СанПиН 2.2.4.1191−03 и ГОСТ 12.1.045−84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности ЭСП равен 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется. В диапазоне напряженности 20…60 кВ/м допустимое времяпребывания персонала в ЭСП без средств защиты (ч)

t_доп = Е²_пред / Е²_факт ,

где Е_факт — фактическое значение напряженности ЭСП, кВ/м.

Допустимые уровни напряженности ЭСП и плотности ионного потока для персонала подстанций и ВЛ постоянного тока ультравысокого напряжения установлены СН № 6032−91.

Защита. Устранение опасности возникновения электростатических зарядов достигается применением ряда мер: заземлением, повышением поверхностной проводимости диэлектриков, ионизацией воздушной среды, уменьшением электризации горючих жидкостей.

4.5.3 Магнитное поле Магнитные поля могут быть постоянными (ПМП) от искусственных магнитных материалов и систем, импульсными (ИМП), инфра-низкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными (ПеМП). Действие магнитных полей может быть непрерывным и прерывистым.

Степень воздействия магнитного поля (МП) на работающих зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. Каких-либо субъективных воздействий ПМП не вызывают. При действии ПеМП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так называемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

При постоянной работе в условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящегося под непосредственным воздействием МП (чаще всего рук). Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, в некоторых случаях развивается гиперкератоз (ороговелость).

Периодические (синусоидальные) магнитные поля — МП (50 Гц). МП образуется в электроустановках, работающих на токе любого напряжения. Его интенсивность выше вблизи выводов генераторов, токопроводов, силовых трансформаторов и т. д.

Оценку воздействия периодического МП на человека согласно СанПиН 2.2.4.1191—03 производят на основании двух параметров — интенсивности и продолжительности воздействия.

Интенсивность воздействия МП определяется напряженностью (Н) или магнитной индукцией (В). Напряженность МП выражается в амперах на метр (А/м; кратная величина кА/м), магнитная индукция — в теслах (тл; дольные величины мТл, мкТл, нТл).

Предельно допустимые уровни МП устанавливают в зависимости от длительности пребывания персонала для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (табл. 5).

Таблица 5

Предельно допустимые уровни периодического МП

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью МП общее время выполнения работ в этих зонах не должно превышать предельно допустимое для зоны с максимальной напряженностью. Допустимое время пребывания может быть реализовано за 1 раз или дробно в течение рабочего дня. Требования по защите персонала от воздействия импульсных электромагнитных полей даны в СанПиН 2.2.4.1329−03.

В соответствии с СанПиН 2.2.4.1191−03 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20…25 А/м, что не представляет опасности для человека.

Представляется уместным привести рекомендации Международного комитета по неионизирующим излучениям от 1990 г. о ПДУ электрического и магнитного полей промышленной частоты для профессионалов (персонала) и населения (табл. 6).

Таблица 6

Рекомендации Международного комитета по неионизирующим излучениям от 1990 г. о ПДУ электрического и магнитного полей промышленной частоты

4.5.4 Электромагнитные излучения Большую часть спектра неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны (3 Гц…3000 ГГц), меньшую часть — колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучение). В зависимости от частоты падающего электромагнитного излучения ткани организмов проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.

С учетом радиофизических характеристик условно выделяют пять диапазонов частот: от единиц до нескольких тысяч герц, от нескольких тысяч до 30 МГц, 30 МГц…10 ГГц, 10…200 ГГц и 200…3000 ГГц.

Действующим началом колебаний первого диапазона являются протекающие токи соответствующей частоты через тело как хороший проводник; для второго диапазона характерно быстрое убывание с уменьшением частоты поглощения энергии, а следовательно, и поглощенной мощности; особенностью третьего диапазона является «резонансное» поглощение. У человека такой характер поглощения возникает при действии ЭМИ с частотой, близкой к 70 МГц; для четвертого и пятого диапазонов характерно максимальное поглощение энергии поверхностными тканями, преимущественно кожей.

В целом по всему спектру поглощение энергии ЭМИ зависит от частоты колебаний, электрических и магнитных свойств среды. При одинаковых значениях напряженности поля коэффициент поглощения в тканях с высоким содержанием воды примерно в 60 раз выше, чем в тканях с низким содержанием. С увеличением длины волны глубина проникновения электромагнитных волн возрастает; различие диэлектрических свойств тканей приводит к неравномерности их нагрева, возникновению макрои микротепловых эффектов со значительным перепадом температур.

В зависимости от места и условий воздействия ЭМИ различают четыре вида облучения: профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечебных целях, а по характеру облучения — общее и местное.

Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяются плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный), размером облучаемой поверхности, индивидуальными особенностями организма, наличием сопутствующих факторов (повышенная температура окружающего воздуха, свыше 28 °C, наличие рентгеновского излучения). Наряду с интенсивностно-временными параметрами воздействия имеют значение режимы модуляции (амплитудный, частотный или смешанный) и условия облучения. Установлено, что относительная биологическая активность импульсных излучений выше непрерывных.

Биологические эффекты от воздействия ЭМИ могут проявляться в различной форме: от незначительных функциональных сдвигов до нарушений, свидетельствующих о развитии явной патологии. Следствием поглощения энергии ЭМИ является тепловой эффект. Избыточная теплота, выделяющаяся в организме человека, отводится путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции; начиная с определенного предела организм не справляется с отводом теплоты от отдельных органов и температура их может повышаться. Воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте), причем развитие катаракты является одним из немногих специфических поражений, вызываемых ЭМИ радиочастот в диапазоне 300 МГц…300 ГГц при плотности потока энергии (ППЭ) свыше 10 мВт/см². Помимо катаракты при воздействии ЭМИ возможны ожоги роговицы.

Для длительного действия ЭМИ различных диапазонов длин волн при умеренной интенсивности (выше ПДУ) характерным считают развитие функциональных расстройств в ЦНС с нерезко выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов и состава крови. В связи с этим могут появиться головные боли, повышение или понижение давления, урежение пульса, изменение проводимости в сердечной мышце, нервно-психические расстройства, быстрое развитие утомления. Возможны трофические нарушения: выпадение волос, ломкость ногтей, снижение массы тела. Наблюдаются изменения возбудимости обонятельного, зрительного и вестибулярного анализаторов. На ранней стадии изменения носят обратимый характер, при продолжающемся воздействии ЭМИ происходит стойкое снижение работоспособности.

В пределах радиоволнового диапазона доказана наибольшая биологическая активность микроволнового СВЧ-поля в сравнении с ВЧ и УВЧ.

Острые нарушения при воздействии ЭМИ (аварийные ситуации) сопровождаются сердечно-сосудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления. В последнее время особое беспокойство у специалистов в области электромагнитной безопасности человека вызывают сотовые телефоны и компьютеры, а также разнообразные радиоэлектронные и электрические изделия, широко используемые в быту: телевизоры, игровые приставки, микроволновые печи, электроплиты, электрочайники, холодильники, электроутюги, электрофены, электробритвы, электромассажеры, электрогрелки, электроодеяла, отопительные электрорадиаторы и другая бытовая техника.

Согласно определению стресса как общего адаптационного синдрома, вызывающего неспецифические реакции организма, ЭМИ, безусловно, могут быть определены как стрессирующий фактор. Уже при уровнях, превышающих фоновые, но не достигающих ПДУ для соответствующего диапазона частот, отмечаются значимые функциональные изменения состояния сердечно-сосудистой и нервной систем, гематологических, иммуноцитохимических показателей, свидетельствующие об адаптационно-компенсаторных процессах в организме, что является проявлением реакции напряжения. Субъективно человеком отмечаются повышенная раздражительность, утомляемость, головные боли, расстройства сна, памяти.

Систематическое воздействие на человека ЭМИ с уровнями, превышающими ПДУ, приводит к развитию явлений дезадаптации, что проявляется в виде серьезных изменений в состоянии его здоровья, которые, однако, не имеют специфического характера.

В первую очередь страдают центральная нервная, эндокринная и иммунная системы.

В настоящее время имеются данные, свидетельствующие о том, что ЭМИ следует рассматривать как один из факторов риска в развитии раннего атеросклероза, гипертонической болезни, ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда, синдрома депрессии таких нейродегенеративных заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, прогрессирующая мышечная атрофия.

Нормирование. Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона проводится по ГОСТ 12.1.006−84, СанПиН 2.2.4.1191−03 для производственной среды и СанПиН 2.2.4/2.1.8.055−96 для условий окружающей среды. В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую.

Согласно ГОСТ 12.1.006−84, напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц — 300 МГц на рабочих местах персонала в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ) по электрической составляющей, В/м:

50 — для частот от 60 кГц до 3 МГц;

20 — для частот свыше 3 МГц до 30 МГц;

10 — для частот свыше 30 МГц до 50 МГц;

5 — для частот свыше 50 МГц и до 300 МГ2;

по магнитной составляющей, А/М.:

5 — для частот от 60 кГц до 1,5 МГц;

0,3 — для частот от 30 МГц до 50 МГц.

В диапазоне частот 60 кГц…300 МГц интенсивность электромагнитного поля выражается предельно допустимой напряженностью Е_пд электрического и Н_пд магнитного полей. Помимо напряженности нормируемым значением является предельно допустимая энергетическая экспозиция электрического ЭЭ и магнитного полей ЭЭ_Н. Энергетическая нагрузка, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭ_Е= Е²Т, магнитным — ЭЭ_Н= Н²Т (где Т— время воздействия, ч).

Предельно допустимые значения Е и Н в диапазоне частот 60 кГц…300 МГц на рабочих местах персонала устанавливают, исходя из допустимой энергетической экспозиции и времени воздействия, и могут быть определены по следующим формулам:

где ЭЭ_Епд и ЭЭ_Нпд — предельно допустимые значения энергетической экспозиции в течение рабочего дня, (В/м²) ч и (А/м)² ч (табл. 7).

Таблица 7

Максимальные значения Е_пд, Н_пд, ЭЭ_Епд, ЭЭ_Нпд

В диапазоне частот 300 МГц…300 ГГц интенсивность ЭМИ характеризуется плотностью потока энергии (ППЭ); энергетическая экспозиция представляет собой произведение плотности потока энергии поля на время его воздействия ЭЭ_ППЭ= ППЭ Т.

Предельно допустимые значения ППЭ электромагнитного поля ППЭ_пд = k ЭЭ_ППЭпд/ Т где k — коэффициент ослабления биологической эффективности, равный: 1 — для всех случаев воздействия, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн; 10 — для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн; 12,5 — для случаев локального облучения кистей рук (при этом уровни воздействия на другие части тела не должны превышать 10 мкВт/см²); ЭЭ_ППЭпд — предельно допустимая энергетическая экспозиция, равная 2 Вт * ч/м; Т — время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

Во всех случаях максимальное значение ППЭ_пд не должно превышать 10 Вт/м², а при локальном облучении кистей рук —50 Вт/м.

4.5.5 Геомагнитное поле (ГМП) Нормирование и оценка ослабления геомагнитного поля на рабочем месте проводится по СанПиН 2.2.4.1191—03 на основании определения его интенсивности внутри помещения, объекта, технического средства и в открытом пространстве на территории, прилегающей к месту его расположения с последующим расчетом коэффициента ослабления ГПМ, который не должен превышать 2 на рабочих местах в течение смены.

4.6 Лазерное излучение Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн = 0,2−1000 мкм. Лазеры широко применяются в микроэлектронике, биологии, метрологии, медицине, геодезии, связи, спектроскопии, голографии, вычислительной технике, в исследованиях по термоядерному синтезу и во многих других областях науки и техники.

Лазеры бывают импульсного и непрерывного излучения. Импульсное излучение — с длительностью не более 0,25 с, непрерывное излучение — с длительностью 0,25 с или более.

Промышленностью выпускаются твердотельные, газовые и жидкостные лазеры.

Лазерное излучение характеризуется монохроматичностью, высокой когерентностью, чрезвычайно малой энергетической расходимостью луча и высокой энергетической освещенностью.

Энергетическая освещенность (облученность) (Вт/ см^-2) — это отношение мощности потока излучения, падающего на малый участок облучаемой поверхности, к площади этого участка.

Энергетическая экспозиция (Дж/см^-2) — это отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок, к площади этого участка, иначе: это произведение энергетической освещенности (облученности) (Вт/см^-2) на длительность облучения ©.

Энергетическая освещенность лазерного луча достигает 10¹²-10¹³ Вт*см^-2 и более. Этой энергии оказывается достаточно для плавления и даже испарения самых тугоплавких веществ. Для сравнения укажем, что на поверхности Солнца плотность мощности излучения равна 10⁸ Вт * см^-2.

Лазерное излучение сопровождается мощным электромагнитным полем. Лазерное излучение, безусловно, представляет опасность для человека. Наиболее опасно оно для органов зрения. Практически на всех длинах волн лазерное излучение свободно проникает внутрь глаза. Лучи света, прежде чем достигнуть сетчатки глаза, проходят через несколько преломляющих сред: роговую оболочку, хрусталик и, наконец, стекловидное тело. Наиболее чувствительна к вредному воздействию лазерного облучения сетчатка. В результате фокусирования на малых участках сетчатки могут концентрироваться плотности энергии в сотни и тысячи раз больше той, которая падает на переднюю поверхность роговицы глаза.

Энергия лазерного излучения, поглощенная внутри глаза, преобразуется в тепловую энергию. Нагревание может вызвать различные повреждения и разрушения глаза.

Ткани живого организма при малых и средних интенсивностях облучения почти непроницаемы для лазерного излучения. Поэтому поверхностные (кожные) покровы оказываются наиболее подверженными его воздействию. Степень этого воздействия определяется, с одной стороны, параметрами самого излучения: чем выше интенсивность излучения и чем длиннее его волна, тем сильнее воздействие; с другой стороны, на исход поражения кожи влияет степень ее пигментации. Пигмент кожи является как бы своеобразным экраном на пути излучения в расположенные под кожей ткани и органы. При больших интенсивностях лазерного облучения возможны повреждения не только кожи, но и внутренних тканей и органов. Эти повреждения имеют характер отеков, кровоизлияний, омертвения тканей, а также свертывания или распада крови. В таких случаях повреждения кожи оказываются относительно менее выраженными, чем изменения во внутренних тканях, а в жировых тканях вообще не отмечено каких-либо патологических изменений.

Рассмотренные возможные вредные последствия от воздействия лазерного излучения относятся к случаям прямого облучения вследствие грубых нарушений правил безопасного обслуживания лазерных установок. Рассеянно или тем более концентрированно отраженное излучение малой интенсивности воздействует значительно чаще, результатом могут быть различные функциональные нарушения в организме — в первую очередь в нервной и сердечно-сосудистой системах. Эти нарушения проявляются в неустойчивости артериального давления крови, повышенной потливости, раздражительности и т. п. Лица, работающие в условиях воздействия лазерного отраженного излучения повышенной интенсивности, жалуются на головные боли, повышенную утомляемость, неспокойный сон, чувство усталости и боли в глазах. Как правило, эти неприятные ощущения проходят без специального лечения после упорядочения режима труда и отдыха и принятия соответствующих защитных профилактических мер.

Нормирование лазерного излучения осуществляется по предельно допустимым уровням облучения (ПДУ). Это уровни лазерного облучения, которые при ежедневной работе не вызывают у работающих заболеваний и отклонений в состоянии здоровья.

Согласно «Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров» ПДУ лазерного излучения определяются энергетической экспозицией облучаемых тканей (Дж см^-2).

Лазеры по степени опасности генерируемого ими излучения подразделяются на четыре класса:

1 класс — выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи;

2 класс — выходное излучение представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отраженным излучением;

3 класс — выходное излучение представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности и (или) при облучении кожи прямым и зеркально отраженным излучением;

4 класс — выходное излучение представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности.

Работа лазерных установок может сопровождаться также возникновением и других опасных и вредных производственных факторов: шум, вибрация, аэрозоли, газы, электромагнитное и ионизирующее излучения.

Меры безопасности и защита. Лазеры 3−4 класса, генерирующие излучение в видимом диапазоне (= 0,4−0,75 мкм), и лазеры 2−4 класса с генерацией в ультрафиолетовом (= 0,2−0,4 мкм) и инфракрасном диапазонах длин волн (= 0,75 мкм и выше) должны снабжаться сигнальными устройствами, работающими с момента начала генерации до ее окончания. Конструкция лазеров 4 класса должна обеспечиваться возможностью дистанционного управления.

Для ограничения распространения прямого лазерного излучения за пределы области излучения лазеры 3−4 класса должны снабжаться экранами, изготовленными из огнестойкого, неплавящегося светопоглощающего материала, препятствующими распространению излучения.

Лазеры 4 класса должны размещаться в отдельных помещениях. Внутренняя отделка стен и потолка помещений должны иметь матовую поверхность. Для уменьшения диаметра зрачков необходимо обеспечить высокую освещенность на рабочих местах (более 150 лк).

С целью исключения опасности облучения персонала для лазеров 2−3 класса необходимо либо ограждение всей опасной зоны, либо экранирование пучка излучения. Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения на длине волны генерации лазера, быть огнестойкими и не выделять токсических веществ при воздействии на них лазерного излучения.

В том случае, когда коллективные средства защиты не позволяют обеспечить достаточной защиты, применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ) — противолазерные очки и защитные маски.

Конструкция противолазерных очков должна обеспечивать снижение интенсивности облучения глаз лазерным излучением до ПДУ в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.013−75.

4.7 Неинтенсивные излучения оптического диапазона Наиболее важной областью оптического спектра ЭМИ является видимый свет. Свет — это возбудитель зрительной сенсорной системы, обеспечивающей нас информацией об окружающей среде. Параметры видимого света влияют на способность получать ощущения и восприятия об окружающей среде.

Освещение выполняет полезную общефизиологическую функцию, способствующую появлению благоприятного психического состояния людей. С улучшением освещения повышается работоспособность, качество работы, снижается утомляемость, вероятность ошибочных действий, травматизма, аварийности. Недостаточное освещение ведет к перенапряжению глаз, к общему утомлению человека. В результате снижается внимание, ухудшается координация движений, что может привести при конкретной физической работе к несчастному случаю. Кроме того, работа при низкой освещенности способствует развитию близорукости и других заболеваний, а также расстройству нервной системы. Повышенная освещенность тоже неблагоприятно влияет на общее самочувствие и зрение, вызывая прежде всего слепящий эффект.

Освещение, удовлетворяющее гигиеническим и экономическим требованиям, называется рациональным. К этим требованиям относятся: достаточная освещенность, равномерность, отсутствие слепимости, благоприятный спектральный состав, экономичность.

Для гигиенической оценки условий освещения используются светотехнические единицы, принятые в физике.

Видимое излучение — участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длины волн от 380 до 770 нанометров (нм), воспринимаемый человеческим глазом.

Световой поток F— мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, воспринимаемому человеческим глазом. За единицу светового потока принят люмен (лм). Световой поток, отнесенный к пространственной единице — телесному углу, называется силой света I:

I_б = dF/d,

где I_б — сила света под углом; dF — световой поток, равномерно распределяющийся в пределах телесного угла d.

За единицу силы света принята кандела (кд).

Освещенность Е — плотность светового потока на освещаемой поверхности. За единицу освещенности принят люкс (лк) Е = dF/dS,

где dS — площадь поверхности, на которую падает световой поток dF.

Яркость поверхности L в данном направлении — отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Единица яркости — кандела на квадратный метр (кд/м²)

L_б = dI_б/dS· соs б, где dI_б — сила света, излучаемого поверхностью dS в направлении б.

Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещенности, а в большинстве случаев также от угла, под которым поверхность рассматривается.

Требуемый уровень освещенности определяется степенью точности зрительных работ. Для рациональной организации освещения необходимо не только обеспечить достаточную освещенность рабочих поверхностей, но и создать соответствующие качественные показатели освещения. К качественным характеристикам освещения относятся равномерность распределения светового потока, блескость, фон, контраст объекта с фоном и т. д.

Различают прямую блескость, возникшую от ярких источников света и частей светильников, попадающих в поле зрения человека, и отраженную блескость от поверхностей с зеркальным отражением. Блескость в поле зрения вызывает чрезмерное раздражение и снижает чувствительность и работоспособность глаза. Такое изменение нормальных зрительных функций называется слепимостью.

Естественное освещение. Источник естественного (дневного) освещения — солнечная радиация, т. е. поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Естественное освещение является наиболее гигиеничным. Если по условиям зрительной работы оно оказывается недостаточным, то используют совмещенное освещение.

Естественное освещение помещений подразделяется на боковое (через световые проемы в наружных стенках), верхнее (через фонари, световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах перепада высот здания), комбинированное — сочетание верхнего и бокового освещения.

Систему естественного освещения выбирают с учетом следующих факторов:

· назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения зданий;

· требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей зрительной работы;

· климатических и светоклиматических особенностей места строительства зданий;

· экономичности естественного освещения.

Искусственное освещение. Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует. Искусственное освещение может быть общим и комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение). Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, аварийное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта. Дежурное освещение включается во внерабочее время.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.

4.8 Ультрафиолетовое излучение (УФ) Ультрафиолетовое излучение представляет собой невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее в электромагнитном спектре промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением (200—400 нм).

УФ-лучи обладают способностью выдавать фотоэлектрический эффект, проявлять фотохимическую активность (развитие фотохимических реакций), вызывать люминесценцию и обладают значительной биологической активностью.

Известно, что при длительном недостатке солнечного света возникают нарушения физиологического равновесия организма, развивается своеобразный симптомокомплекс, именуемый «световое голодание» .

Наиболее часто следствием недостатка солнечного света являются авитаминоз D, ослабление защитных иммунобиологических реакций организма, обострение хронических заболеваний, функциональные расстройства нервной системы.

УФ-облучение малыми дозами оказывает благоприятное стимулирующее действие на организм.

Активизируется деятельность сердца, улучшается обмен веществ, понижается чувствительность к некоторым вредным веществам из-за усиления окислительных процессов в организме (марганец, ртуть, свинец) и более быстрого выведения их из организма, улучшается кроветворение, снижается заболеваемость простудными заболеваниями, снижается утомляемость, повышается работоспособность, УФ-излучение от производственных источников (электросварка, ртутно-кварцевые лампы) может стать причиной острых и хронических заболеваний и поражений. Наиболее уязвимым для УФ-излучений являются органы зрения (фотоофтальмия, хронический конъюнктивит, катаракта хрусталика). Может быть острое воспаление кожных покровов, иногда с отеком и образованием пузырей. Может подняться температура тела, появиться озноб, головные боли, возможен рак кожи.

Для защиты кожи от УФ-излучения используют защитную одежду, противосолнечные экраны (навесы и т. п.), специальные покровные кремы.

Важное гигиеническое значение имеет способность УФ-излучения производственных источников изменять газовый состав атмосферного воздуха вследствие его ионизации. При этом в воздухе образуются озон и оксиды азота. Эти газы, как известно, обладают высокой токсичностью и могут представлять большую опасность, особенно при выполнении сварочных работ, сопровождающихся УФ-излучением, в ограниченных, плохо проветриваемых помещениях или в замкнутых пространствах.

С целью профилактики отравлений окислами азота и озоном соответствующие помещения должны быть оборудованы местной или общеобменной вентиляцией, а при сварочных работах в замкнутых объемах необходимо подавать свежий воздух непосредственно под щиток или шлем.

Нормирование. Интенсивность УФ-излучения на промышленных предприятиях установлена СН-4557−88.

Защитная одежда из поплина или других тканей должна иметь длинные рукава и капюшон. Глаза защищают специальными очками со стеклами, содержащими оксид свинца, но даже обычные стекла не пропускают УФ-лучи с длиной волны короче 315 нм.

4.9 Инфракрасное излучение Инфракрасное излучение (ИК) — часть электромагнитного спектра с длиной волны л = 780 нм…1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. С учетом особенностей биологического действия ИК-диапазон спектра подразделяют натри области: ИК-А (780…1400 нм), ИК-В (1400…3000 нм) и ИК-С (300 нм…1000 мкм). Наиболее активно коротковолновое ИК-излучение, так как оно обладает наибольшей энергией фотонов, способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. Например, интенсивность 70 Вт/м² при длине волны л = 1500 нм уже дает повреждающий эффект вследствие специфического воздействия лучистой теплоты (в отличие от конвекционной) на структурные элементы клеток тканей, на белковые молекулы с образованием биологически активных веществ.

Наиболее поражаемые у человека органы — кожный покров и органы зрения; при остром повреждении кожи возможны ожоги, резкое расширение артериокапилляров, усиление пигментации кожи; при хронических облучениях изменение пигментации может быть стойким, например эритемоподобный (красный) цвет лица у рабочих — стеклодувов, сталеваров. К острым нарушениям органа зрения относится ожог конъюнктивы, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза. При остром интенсивном ИК-излучении (100 Вт/см² для л = 780… 1800 нм) и длительном облучении (0,08…0,4 Вт/см²) возможно образование катаракты. Коротковолновая часть ИК-излучения может фокусироваться на сетчатке, вызывая ее повреждение. ИК-излучение воздействует, 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. 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 Сан-ПиН 2.2.4.548—96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

4.10 Ионизирующее излучение Ионизирующим излучением называется излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. Ионизирующее излучение состоит из заряженных и незаряженных частиц, к которым относятся также фотоны. Энергию частиц ионизирующего излучения измеряют во внесистемных единицах — электрон-вольтах, эВ. 1эВ = 1,6 10^-19 Дж.

Различают корпускулярное и фотонное ионизирующее излучение Корпускулярное ионизирующее излучение — поток элементарных частиц с массой покоя, отличной от нуля, образующихся при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, либо генерируемых на ускорителях. К нему относятся: би в-частицы, нейтроны (n), протоны (р) и др.

б-излучение — это поток частиц, являющихся ядрами атома гелия и обладающих двумя единицами заряда. Энергия б-частиц, испускаемых различными радионуклидами, лежит в пределах 2−8 МэВ. При этом все ядра данного радионуклида испускают б-частицы, обладающие одной и той же энергией.

в-излучение — это поток электронов или позитронов. При распаде ядер в-активного радионуклида, в отличие от б-р аспада, различные ядра данного радионуклида испускают в-частицы различной энергии, поэтому энергетический спектр в-частиц непрерывен. Средняя энергия в-спектра составляет примерно 0,3 Е_тах. Максимальная энергия в-частиц у известных в настоящее время радионуклидов может достигать 3,0−3,5 МэВ.

Нейтроны (нейтронное излучение) — нейтральные элементарные частицы. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, при прохождении через вещество они взаимодействуют только с ядрами атомов. В результате этих процессов образуются либо заряженные частицы (ядра отдачи, протоны, нейтроны), либоизлучение, вызывающие ионизацию. По характеру взаимодействия со средой, зависящему от уровня энергии нейтронов, они условно разделены на 4 группы:

1) тепловые нейтроны 0,0−0,5 кэВ;

2) промежуточные нейтроны 0,5−200 кэВ;

3) быстрые нейтроны 200 Кэв — 20 Мэв;

4) релятивистские нейтроны свыше 20 МэВ.

Фотонное излучение — поток электромагнитных колебаний, которые распространяются в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. К нему относятсяизлучение, характеристическое, тормозное и рентгеновское излучение.

Обладая одной и той же природой, эти виды электромагнитных излучений различаются условиями образования, а также свойствами: длиной волны и энергией.

Так, -излучение испускается при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц.

Характеристическое излучение — фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома, обусловленного перестройкой внутренних электронных оболочек.

Тормозное излучение — связано с изменением кинетической энергии заряженных частиц, имеет непрерывный спектр и возникает в среде, окружающей источник в-излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов и т. п.

Рентгеновское излучение — совокупность тормозного и характеристического излучений, диапазон энергии фотонов которых составляет 1 кэВ — 1 МэВ.

Излучения характеризуются по их ионизирующей и проникающей способности.

Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т. е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема массы среды или на единице длины пути. Излучения различных видов обладают различной ионизирующей способностью.

Проникающая способность излучений определяется величиной пробега. Пробегом называется путь, пройденный частицей в веществе до ее полной остановки, обусловленной тем или иным видом взаимодействия.

б-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью и наименьшей проникающей способностью. Их удельная ионизация изменяется от 25 до 60 тыс. пар ионов на 1 см пути в воздухе. Длина пробега этих частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, а в мягкой биологической ткани — несколько десятков микрон.

в-излучение имеет существенно меньшую ионизирующую способность и большую проникающую способность. Средняя величина удельной ионизации в воздухе составляет около 100 пар ионов на 1 см пути, а максимальный пробег достигает нескольких метров при больших энергиях.

Наименьшей ионизирующей способностью и наибольшей проникающей способностью обладают фотонные излучения. Во всех процессах взаимодействия электромагнитного излучения со средой часть энергии преобразуется в кинетическую энергию вторичных электронов, которые, проходя через вещество, производят ионизацию. Прохождение фотонного излучения через вещество вообще не может быть охарактеризовано понятием пробега. Ослабление потока электромагнитного излучения в веществе подчиняется экспоненциальному закону и характеризуется коэффициентом ослабления р., который зависит от энергии излучения и свойств вещества. Но какой бы ни была толщина слоя вещества, нельзя полностью поглотить поток фотонного излучения, а можно только ослабить его интенсивность в любое число раз.

В этом существенное отличие характера ослабления фотонного излучения от ослабления заряженных частиц, для которых существует минимальная толщина слоя вещества-поглотителя (пробег), где происходит полное поглощение потока заряженных частиц.

Биологическое действие ионизирующих излучений. Под воздействием ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические и биологические процессы. В результате ионизации живой ткани происходит разрыв молекулярных связей и изменение химической структуры различных соединений, что в свою очередь приводит к гибели клеток.

Еще более существенную роль в формировании биологических последствий играют продукты радиолиза воды, которая составляет 60−70% массы биологической ткани. Под действием ионизирующего излучения на воду образуются свободные радикалы Н· и ОН·, а в присутствии кислорода также свободный радикал гидропероксида (НО· ₂) и пероксида водорода (Н₂O₂), являющиеся сильными окислителями. Продукты радиолиза вступают в химические реакции с молекулами тканей, образуя соединения, не свойственные здоровому организму. Это приводит к нарушению отдельных функций или систем, а также жизнедеятельности организма в целом.

Интенсивность химических реакций, индуцированных свободными радикалами, повышается, и в них вовлекаются многие сотни и тысячи молекул, не затронутых облучением. В этом состоит специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты, то есть производимый излучением эффект обусловлен не столько количеством поглощенной энергии в облучаемом объекте, сколько той формой, в которой эта энергия передается. Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической и др.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывают ионизирующие излучения.

Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Нарушения биологических процессов могут быть либо обратимыми, когда нормальная работа клеток облученной ткани полностью восстанавливается, либо необратимыми, ведущими к поражению отдельных органов или всего организма и возникновению лучевой болезни.

Различают две формы лучевой болезни — острую и хроническую.

Острая форма возникает в результате облучения большими дозами в короткий промежуток времени. При дозах порядка тысяч рад поражение организма может быть мгновенным («смерть под лучом»). Острая лучевая болезнь может возникнуть и при попадании внутрь организма больших количеств радионуклидов.

Острые поражения развиваются при однократном равномерном гамма-облучении всего тела и поглощенной дозе выше 0,5 Гр. При дозе 0,25…0,5 Гр могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются. В интервале дозы 0,5…1,5 Гр возникает чувство усталости, менее чем у 10% облученных может наблюдаться рвота, умеренные изменения в крови. При дозе 1,5…2,0 Гр наблюдается легкая форма острой лучевой болезни, которая проявляется продолжительной лимфопенией (снижение числа лимфоцитов — иммунокомпетентных клеток), в 30…50% случаев — рвота в первые сутки после облучения. Смертельные исходы не регистрируются.

Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 2,5…4,0 Гр. Почти у всех облученных в первые сутки наблюдаются тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, появляются подкожные кровоизлияния, в 20% случаев возможен смертельный исход, смерть наступает через 2…6 недель после облучения. При дозе 4,0…6,0 Гр развивается тяжелая форма лучевой болезни, приводящая в 50% случаев к смерти в течение первого месяца. При дозах, превышающих 6,0 Гр, развивается крайне тяжелая форма лучевой болезни, которая почти в 100% случаев заканчивается смертью вследствие кровоизлияния или инфекционных заболеваний. Приведенные данные относятся к случаям, когда отсутствует лечение. В настоящее время имеется ряд противолучевых средств, которые при комплексном лечении позволяют исключить летальный исход при дозах около 10 Гр.

Хроническая лучевая болезнь может развиться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму. Наиболее характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения в крови, ряд симптомов со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, поражения хрусталика, пневмосклероз (при ингаляции плутония-239), снижение иммунореактивности организма.

Степень воздействия радиации зависит от того, является облучение внешним или внутренним (при попадании радиоактивного изотопа внутрь организма). Внутреннее облучение возможно при вдыхании, заглатывании радиоизотопов и проникновении их в организм через кожу. Некоторые вещества поглощаются и накапливаются в конкретных органах, что приводит к высоким локальным дозам радиации. Кальций, радий, стронций и другие накапливаются в костях, изотопы йода вызывают повреждение щитовидной железы, редкоземельные элементы — преимущественно опухоли печени. Равномерно распределяются изотопы цезия, рубидия, вызывая угнетение кроветворения, атрофию семенников, опухоли мягких тканей. При внутреннем облучении наиболее опасны альфа-излучающие изотопы полония и плутония.

Способность вызывать отдаленные последствия — лейкозы, злокачественные новообразования, раннее старение — одно из коварных свойств ионизирующего излучения.

Для решения вопросов радиационной безопасности в первую очередь представляют интерес эффекты, наблюдаемые при «малых дозах» — порядка нескольких сантизивертов в час и ниже, которые реально встречаются при практическом использовании атомной энергии.

Весьма важным здесь является то, что, согласно современным представлениям, выход неблагоприятных эффектов в диапазоне «малых доз», встречающихся в обычных условиях, мало зависит от мощности дозы. Это означает, что эффект определяется прежде всего суммарной накопленной дозой вне зависимости от того, получена она за 1 день, за 1 с или за 50 лет. Таким образом, оценивая эффекты хронического облучения, следует иметь в виду, что эти эффекты накапливаются в организме в течение длительного времени.

Дозиметрические величины и единицы их измерения. Действия ионизирующего излучения на вещество проявляется в ионизации и возбуждении атомов и молекул, входящих в состав вещества. Количественный мерой этого воздействия служит поглощенная доза Д_п — средняя энергия, переданная излучением единице массы вещества. Единица поглощенной дозы — грей (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг. На практике применяется также внесистемная единица — 1 рад = 100 эрг/г = 110^-2 Дж/кг = 0,01 Гр.

Поглощенная доза излучения зависит от свойств излучения и поглощающей среды.

Для заряженных частиц (б, в, протонов) небольших энергий, быстрых нейтронов и некоторых других излучений, когда основными процессами их взаимодействия с веществом являются непосредственная ионизация и возбуждение, поглощенная доза служит однозначной характеристикой ионизирующего излучения по его воздействию на среду. Это связано с тем, что между параметрами, характеризующими данные виды излучения (поток, плотность потока и др.) и параметром, характеризующим ионизационную способность излучения в среде — поглощенной дозой, можно установить адекватные прямые зависимости.

Для рентгеновского иизлучений таких зависимостей не наблюдается, так как эти виды излучений косвенно ионизирующие. Следовательно, поглощенная доза не может служить характеристикой этих излучений по их воздействию на среду.

До последнего времени в качестве характеристики рентгеновского иизлучений по эффекту ионизации используют так называемую экспозиционную дозу. Экспозиционная доза выражает энергию фотонного излучения, преобразованную в кинетическую энергию вторичных электронов, производящих ионизацию в единице массы атмосферного воздуха.

За единицу экспозиционной дозы рентгеновского иизлучений принимают кулон на килограмм (Кл/кг). Это такая доза рентгеновского илиизлучения, при воздействии которой на 1 кг сухого атмосферного воздуха при нормальных условиях образуются ионы, несущие 1 Кл электричества каждого знака.

На практике до сих пор широко используется внесистемная единица экспозиционной дозы — рентген. 1 рентген (Р) — экспозиционная доза рентгеновского иизлучений, при которой в 0,1 293 г (1 см³ воздуха при нормальных условиях) образуются ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака или 1 Р=2,5810^-4 Кл/кг. При экспозиционной дозе в 1 Р будет образовано 2,0810⁹ пар ионов в 0,1 293 г атмосферного воздуха.

Исследования биологических эффектов, вызываемых различными ионизирующими излучениями, показали, что повреждение тканей связано не только с количеством поглощенной энергии, но и с ее пространственным распределением, характеризуемым линейной плотностью ионизации. Чем выше линейная плотность ионизации, или, иначе, линейная передача энергии частиц в среде на единицу длины пути (ЛПЭ), тем больше степень биологического повреждения. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы.

Доза эквивалентная H_T,R — поглощенная доза в органе или ткани D_T,R, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения W_R:

H_t,r =W_RD_T,R

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джкг^-1, имеющий специальное наименование зиверт (Зв).

Значения W_R для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, для б-частиц, осколков деления, тяжелых ядер — 20. Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы:

· Фотоны любых энергий — 1

· Электроны и мюоны (менее 10 кэВ) — 1

· Нейтроны с энергией менее 10 кэВ — 5

от 10 кэВ до 100 кэВ — 10

от 100 кэВ до 2 МэВ — 20

от 2 МэВ до 20 МэВ — 10

более 20 МэВ — 5

· Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2 МэВ — 5

· Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра — 20

Доза эффективная — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе Н_фТ на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани W_T:

где Н_фТ — эквивалентная доза в ткани Т за время ф.

Единица измерения эффективной дозы — Дж Ч кг^-1, называемая зивертом (Зв).

Значения W_T для отдельных видов ткани и органов приведены ниже:

Вид ткани, орган W₁

Гонады — 0,2

Костный мозг, (красный), легкие, желудок — 0,12

Печень, грудная железа, щитовидная железа — 0,05

Кожа — 0,01

Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы, отнесенные к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.

Самопроизвольный (спонтанный) распад радиоактивных ядер следует закону:

N = N₀ ехр (-лt),

где N₀ — число ядер в данном объеме вещества в момент времени t = 0; N — число ядер в том же объеме к моменту времени t; л — постоянная распада.

Постоянная л имеет смысл вероятности распада ядра за 1 с; она равна доле ядер, распадающихся за 1 с. Постоянная распада не зависит от общего числа ядер и имеет вполне определенное значение для каждого радиоактивного нуклида.

Приведенное выше уравнение показывает, что с течением времени число ядер радиоактивного вещества уменьшается по экспоненциальному закону.

В связи с тем, что период полураспада значительного числа радиоактивных изотопов измеряется часами и сутками (так называемые короткоживущие изотопы), его необходимо знать для оценки радиационной опасности во времени в случае аварийного выброса в окружающую среду радиоактивного вещества, выбора метода дезактивации, а также при переработке радиоактивных отходов и последующем их захоронении.

Описанные виды доз относятся к отдельному человеку, то есть являются индивидуальными.

Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв).

Следует ввести еще одно определение.

Многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся в отдаленном будущем.

Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.

Активность препарата — это мера количества радиоактивного вещества.

Определяется активность числом распадающихся атомов в единицу времени, то есть скоростью распада ядер радионуклида.

Единицей измерения активности является одно ядерное превращение в секунду. В системе единиц СИ она получила название беккерель (Бк).

За внесистемную единицу активности принята кюри (Ки) — активность такого числа радионуклида, в котором происходит 3,7Ч10¹⁰ актов распада в секунду. На практике широко пользуются производными Ки: милликюри — 1 мКи = 1 Ч10^-3 Ки; микрокюри — 1 мкКи = 1 Ч10^-6 Ки.

Измерение ионизирующих излучений. Необходимо помнить, что не существует универсальных методов и приборов, применимых для любых условий. Каждый метод и прибор имеют свою область применения. Неучет этих замечаний может привести к грубым ошибкам.

В радиационной безопасности используют радиометры, дозиметры и спектрометры.

Радиометры — это приборы, предназначенные для определения количества радиоактивных веществ (радионуклидов) или потока излучения. Например, газоразрядные счетчики (Гейгера-Мюллера).

Дозиметры — это приборы для измерения мощности экспозиционной или поглощенной дозы.

Спектрометры служат для регистрации и анализа энергетического спектра и идентификации на этой основе излучающих радионуклидов.

Нормирование. Вопросы радиационной безопасности регламентируется Федеральным законом «О радиационной безопасности населения», нормами радиационной безопасности (НРБ—99) и другими правилами и положениями. В законе «О радиационной безопасности населения» говорится: «Радиационная безопасность населения — состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения» (статья 1).

«Граждане Российской Федерации, иностранные граждане и лица без гражданства, проживающие на территории Российской Федерации, имеют право на радиационную безопасность. Это право обеспечивается за счет проведения комплекса мероприятий по предотвращению радиационного воздействия на организм человека ионизирующего излучения выше установленных норм, правил и нормативов, выполнения гражданами и организациями, осуществляющими деятельность с использованием источников ионизирующего излучения, требований к обеспечению радиационной безопасности» (статья 22).

Гигиеническая регламентация ионизирующего излучения осуществляется Нормами радиационной безопасности НРБ—99 (Санитарными правилами СП 2.6.1.758—99). Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливаются для следующих категорий облучаемых лиц:

· персонал — лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

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

Для категорий облучаемых лиц устанавливают три класса нормативов: основные пределы доз (ПД), табл. 8, допустимые уровни, соответствующие основным пределам доз, и контрольные уровни.

Таблица 8

Основные пределы доз (извлечение из НРБ —99)

Примечания:

* Допускается одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам.

** Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны ¼ значений для персонала группы А. Далее в тексте все нормативные значения для категории персонал приводятся только для группы А.

*** Относится к дозе на глубине 300 мг/см².

**** Относится к среднему по площади в 1 см² значению в базальном слое кожи толщиной 5 мг/см² под покровным слоем толщиной 5 мг/см². На ладонях толщина покровного слоя 40 мг/см². Указанным пределом допускается облучение всей кожи человека при условии, что в пределах усредненного облучения любого 1 см² площади кожи этот предел не будет превышен. Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает непревышение предела дозы на хрусталик от бета-частиц.

В табл. 9 приведены значения допустимого радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды, спецобуви средств индивидуальной защиты персонала.

Таблица 9

Допустимые уровни радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты, част/(см² мин) (извлечение из НРБ—99)

Основные дозовые пределы облучения лиц из персонала и населения не включают в себя дозы от природных, медицинских источников ионизирующего излучения и дозу вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Годовая эффективная доза облучения равна сумме эффективной дозы внешнего облучения, накопленной за календарный год, и ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же период. Интервал времени для определения величины ожидаемой эффективной дозы устанавливается равным 50 лет для лиц из персонала и 70 лет — для лиц из населения.

Защита. Дозу излучения (Р) на рабочем месте можно рассчитать по формуле:

Д = (б· К_б t)/(RІ)

где б — активность источника, мКи;

К_б — гамма-постоянная изотопа, которая берется из таблиц;

t — время облучения, ч;

R — расстояние, см.

Из этой формулы следует, что для защиты от г-из-лучения существует три метода: защита временем, расстоянием и экранированием.

Защита временем состоит в том, чтобы ограничить время t пребывания в условиях облучения и не допустить превышения допустимой дозы.

Защита расстоянием основывается на следующих физических положениях. Излучение точечного или локализованного источника распространяется во все стороны равномерно, т. е. является изотропным. Отсюда следует, что интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния R от источника по закону обратных квадратов.

Принцип экранирования или поглощения основан на использовании процессов взаимодействия фотонов с веществом. Если заданы продолжительность работы активность источника и расстояние до него, а мощность дозы P₀ на рабочем месте оператора оказывается выше допустимой P_д, нет другого пути, как понизить значение P₀ в необходимое число раз: п = P₀/ P_д, поместив между источником излучения и оператором защиту из поглощающего вещества.

Защитные свойства материалов оцениваются коэффициентом ослабления. Например, для половинного ослабления потоков фотонов с энергией 1 МэВ необходим слой свинца в 1,3 см или 13 см бетона. Это «эталонные» материалы.

Защитная способность других веществ больше или меньше во столько раз, во сколько раз отличаются их плотности от плотности свинца и бетона. Чем легче вещество, тем больше его требуется для защиты. Зная необходимую кратность ослабления п излучения, легко определить соответствующее ему число т слоев половинного ослабления, при котором мощность дозы Р будет понижена до допустимой P₀:

п = 2^т; lg п = 0,3 т; т = lg п/0,3.

Безопасность работы с радиоактивными веществами и источниками излучений предполагает научно обоснованную организацию труда. Администрация предприятия обязана разработать детальные инструкции, в которых излагается порядок проведения работ, учета, хранения и выдачи источников излучения, сбора и удаления радиоактивных отходов, содержания помещений, меры личной профилактики, организация и порядок проведения радиационного (дозиметрического) контроля. Все работающие должны быть ознакомлены с этими инструкциями, обучены безопасным методам работы и обязаны сдать соответствующий техминимум. Все поступающие на работу должны проходить предварительный, а затем периодические медицинские осмотры.

Следует отметить, что организм не беззащитен в поле излучения. Существуют механизмы пострадиационного восстановления живых структур. Поэтому до определенных пределов облучение не вызывает вредных сдвигов в биологических тканях. Если допустимые пределы повышены, то необходима поддержка организма (усиленное питание, витамины, физическая культура, сауна и др.). При сдвигах в кроветворении применяют переливание крови. При дозах, угрожающих жизни (600−1000 бэр) используют пересадку костного мозга. При внутреннем переоблучении для поглощения или связывания радионуклидов в соединения, препятствующие их отложению в органах человека, вводят сорбенты или комплексообразующие вещества.

К числу технических средств защиты от ионизирующих излучений относятся экраны различных конструкций. В качестве СИЗ применяют халаты, комбинезоны, пленочную одежду, перчатки, пневмокостюмы, респираторы, противогазы. Для защиты глаз применяются очки. Весь персонал должен иметь индивидуальные дозиметры.

Хранение, учет, транспортирование и захоронение радиоактивных веществ должно осуществляться в строгом соответствии с правилами.

Для защиты от вредных воздействий веществ применяют радиопротекторы.

Протекторы — это лекарственные препараты, повышающие устойчивость организма к воздействию вредных веществ или физических факторов. Наибольшее распространение получили радиопротекторы, т. е. лекарственные средства, повышающие защищенность организма от ионизирующих излучений или снижающие тяжесть клинического течения лучевой болезни.

Радиопротекторы действуют эффективно, если они введены в организм перед облучением и присутствуют в нем в момент облучения. Например, известно, что йод накапливается в щитовидной железе. Поэтому, если есть опасность попадания в организм радиоактивного йода I¹³¹, то заблаговременно вводят йодистый калий или стабильный йод. Накапливаясь в щитовидной железе, эти нерадиоактивные разновидности йода препятствуют отложению в ней опасного в радиоактивном отношении I¹³¹. Защитный эффект, оцениваемый так называемым фактором защиты (ФЗ), зависит от времени приема стабильного йода относительно начала попадания радиоактивного вещества (РВ) в организм. При приеме йода за 6 ч до контакта с РВ фактор защиты ФЗ = 100 раз. Если время контакта с РВ и время приема йода совпадают, ФЗ = 90 раз. Если йод вводится через 2 ч после начала контакта, то ФЗ = 10 раз. Если йод вводится через 6 ч, ФЗ = 2.

Радиопротекторы, снижающие эффект облучения, изготовлены в виде специальных препаратов.

Например, препарат РС-1 является радиопротектором быстрого действия. Защитный эффект наступает через 40−60 мин и сохраняется в течение 4−6 ч.

Препарат Б-190 — радиопротектор экстренного действия, радиозащитный эффект которого наступает через 5−15 мин и сохраняется в течение часа.

Препарат РДД-77 — радиопротектор длительного действия, защитный эффект которого наступает через 2 суток и сохраняется 10−12 суток.

Существует много других радиопротекторов, имеющих различный механизм действия.

Защита от ионизирующих излучений представляет очень серьезную проблему и требует объединения усилий ученых и специалистов не только в национальных рамках, но и в международном масштабе.

4.11 Факторы риска при работе с компьютерами и видеотерминалами (ВДТ) Компьютеры заняли прочное место в современной жизни, без них невозможно представить не только трудовую, но и другие сферы деятельности. Первые персональные компьютеры появились в 1975 г.

С точки зрения безопасности труда, на здоровье пользователей прежде всего влияют повышенное зрительное напряжение, психологическая перегрузка, длительное неизменное положение тела в процессе работы и воздействие электромагнитных полей.

В таблице 10 дается связь между основными факторами риска и возможными нарушениями здоровья (по данным Всероссийской ассоциации здоровья).

Таблица 10

Связь между основными факторами риска и возможными нарушениями здоровья

Условные обозначения: + есть связь; - связи нет;? — связь возможна.

Нормирование и защита. Согласно СанПиН 2.2.2.542−96 в диапазоне частот 5 Гц-2 кГц напряженность электрического поля Е не должна превышать 25 В/м, а магнитная индукция В — 250 нТл, что равнозначно напряженности магнитного поля Н = 0,2 А/м.

В диапазоне частот 2−400 кГц — Е2,5 В/м, а Н 0,02 А/м. Эти значения должны характеризовать ЭМП на расстоянии 50 см от видеодисплейных терминалов (ВДТ) вокруг них, так как ЭМИ от компьютера распространяются в пространстве во всех направлениях, а не только от экрана. В связи с этим согласно СанПиН расстояние между тыльной поверхностью одного видеомонитора и экраном другого должно быть не менее 2 м, а между боковыми поверхностями — не менее 1,2 м.

Компьютеры с жидкокристаллическим экраном не наводят статического электричества и не имеют источников относительно мощного электромагнитного излучения.

Применительно к мониторам персональных компьютеров используется такой показатель напряженности труда как наблюдение за экранами видеотерминалов. Оптимальным устанавливается наблюдение до 2 ч в смену, допустимым до 3 ч. Свыше З ч — это напряженность (вредность) первой степени, а свыше 4 ч — напряженность второй степени. Зрительная нагрузка больше этого времени просто не допускается. Через каждый час работы — перерыв на 5−10 мин, а через 2 ч — на 15 мин. Большое значение в возникновении зрительного перенапряжения имеет качество визуальных параметров изображения на дисплее, которых насчитывается более двадцати. Требования к ним, а также к эмиссионным параметрам компьютеров установлены в новых государственных стандартах (ГОСТ Р 50 923−96, ГОСТ 50 948–96, ГОСТ Р 50 949−96).

Основные требования к видеотерминалу. Яркость экрана не менее 100 кд/м². Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк. Размер светящейся точки — не более 0,4 мм для монохромного дисплея и не более 0,56 — для цветного. Контраст изображения знака — не менее 0,8.

Уровень глаз при вертикально расположенном экране ВДТ должен приходиться на центр или 2/3 высоты экрана. Линия взора должна быть перпендикулярна центру экрана.

Для обеспечения метеоусловий площадь на одно рабочее место с ВДТ и ПЭВМ должна быть не менее 6,0 кв. м. Освещенность на поверхности стола должна быть 300−500 лк, а уровень шума на рабочих местах не должен превышать 50 дБА.

Даже если все параметры компьютера, среды и рабочего места соответствуют нормативным требованиям и рекомендациям, при частой и продолжительной работе за ВДТ велика вероятность, что у пользователя будет развиваться компьютерная болезнь с ее негативными последствиями для здоровья. В США жалобы на проявления этой болезни, названной синдромом стресса оператора дисплея, встречаются более чем у половины пользователей. На возникновение и характер развития болезни большое влияние оказывает режим труда и отдыха, который зависит от вида и категории трудовой деятельности. Длительность работы преподавателей вузов в дисплейных классах не должна превышать 4 ч в день, а максимальное время занятий для первокурсников — 2 ч в день, студентов же старших курсов — 3 академических часа при соблюдении регламентированных перерывов и профилактических мероприятий: упражнений для глаз, физкультминуток и физкультпауз.

При работе с компьютером для сохранения здоровья необходимо неукоснительно соблюдать требования правил и рекомендаций по защите от вредных воздействий, в том числе и прежде всего электромагнитных излучений: защита временем и расстоянием, рациональное размещение установок в рабочем помещении, установление рациональных режимов эксплуатации установок и работы обслуживающего персонала и др.

Рекомендуемая литература

1. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / Под ред. С. В. Белова. М.: Высшая школа, 2006. 616 с.

2. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие Под ред. О. Н. Русака. СПб.: издательство «Лань», 2002. 448 с.

3. Безопасность жизнедеятельности. Учебник / Под ред. Э. А. Арустамова. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2003. 496 с.

4. Мунипов В. М., Зинченко В. П. Эргономика. М.: Логос, 2001. 356 с.

5. Волошин В. Эргономика должна быть эргономной. М.:ЮНИТИ, 1999. 235 с.

6. Литвак И. Эргономика — заботливая наука. М. Аспект-пресс, 1999. 172 с.

7. Сейдлер Д., Бономо П. Руководство по эргономике. М.: ИНФРА-М, 2000. 216 с.