Лекции по "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»

В.А. БАСУРОВ

Эргономические основы безопасности жизнедеятельности

Конспект лекций

Рекомендовано методической комиссией биологического факультета для студентов высших учебных заведений всех специальностей

Нижний Новгород

2009

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 са­нитарно -гигиенические 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 72.

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"[*] 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).

Таблица 2

Праксические состояния как следствия условий работы человека-оператора

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 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.

                                                                                                                                            Таблица 3

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

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. 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 от -изо­лируемого 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 × 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 – 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);

2) нормирование уровня звука в дБА;

3) 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:

1) снижение шума в источнике;

2) изменение направленности излучения;

3) рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений;

4) снижение шума на пути его распространения;

5) 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:

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

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

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

4) 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°С 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.

1) 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.

2) 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.

3) 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.

4) 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 3×108 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.

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 время -пребывания персонала в ЭСП без средств защиты (ч)

tдоп = Е2пред / Е2факт ,

где Ефакт — 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 макро- и 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°С, 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 Епд электрического и Нпд магнитного полей. Помимо напряженности нормируемым значением является предельно допустимая энергети­ческая экспозиция электрического ЭЭ и магнитного полей ЭЭН. Энергетическая нагрузка, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭЕ= Е2Т, магнитным — ЭЭН= 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 ЭЭЕпд и ЭЭНпд — предельно допустимые значения энергетической экспозиции в течение рабочего дня, (В/м2) ч и (А/м)2 ч (табл. 7).

Таблица 7

. Максимальные значения Епд , Нпд , ЭЭЕпд  , ЭЭНпд

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 ЭЭППЭ= ППЭ Т.

Предельно допустимые значения ППЭ электромагнитного поля

ППЭпд = k ЭЭППЭпд/ 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); ЭЭППЭпд — предельно до­пустимая энергетическая экспозиция, равная 2 Вт • ч/м; Т — время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

Во всех случаях максимальное значение ППЭпд 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 (с).

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:

Iα = dF/d,

где Iα — 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)

Lα = dIα/dS ·соs α,

где dIα — сила света, излучаемого поверхностью dS в направлении α.

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 λ = 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 λ = 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 λ = 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: α- и β-частицы, нейтроны (n), протоны (р) и др.

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

β-излучение — это поток электронов или позитро­нов. При распаде ядер β-активного радионуклида, в от­личие от α-распада, различные ядра данного радионук­лида испускают β-частицы различной энергии, поэтому энергетический спектр β-частиц непрерывен. Средняя энергия β-спектра составляет примерно 0,3 Етах. Мак­симальная энергия β-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), либо -излучение, 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 300000 км/с. К нему относятся -излу­чение, 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 β-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.

α-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.

β-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 Дп — 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 (α, β, 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 и -излучений 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 и -излучений 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 и -излучений принимают кулон на килограмм (Кл/кг). Это такая доза рентгеновского или -излучения, 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 и -из­лучений, при которой в 0,001293 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 0,001293 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 HT,R — поглощенная доза в органе или ткани DT,R , умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения WR:

Ht,r =WRDT,R

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джкг-1, имеющий специальное наименование зиверт (Зв).

Значения WR для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, для α-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 НτТ на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного орга­на или ткани WT:

где НτТ — эквивалентная доза в ткани Т за время τ.

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

Значения WT 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(-λt),

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

Постоянная λ 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 3,7×1010 актов распада в секунду. На практике широко пользуются производными Ки: мил­ликюри — 1 мКи = 1 ×10-3 Ки; микрокюри — 1 мкКи = 1 ×10-6 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 1/4 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 = (α· Кα t)/(R²)

где α — активность источника, мКи; Кα — гамма-посто­янная изотопа, которая берется из таблиц; t — время облучения, ч; R — расстояние, см.

Из этой формулы следует, что для защиты от γ-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 Pд , нет другого пути, как понизить значение P0 в необходимое число раз: п = P0/ Pд , 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 = 2т; 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 I 131, 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.

2.11. 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 50923-96, ГОСТ 50948-96, ГОСТ Р 50949-96).

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.

4