ВОЗДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА НА ОРГАНИЗМ

ОЦЕНКА СВЕТОВОЙ СРЕДЫ

К оптическим излучениям принято относить:

ü видимый свет (диапазон 0, 4…0, 8 мкм);

ü инфракрасное излучение (0, 8…100 мкм);

ü ультрафиолетовое излучение (0, 01…0, 4 мкм);

ü лазерное излучение.

Свет является естественным условием жизни человека, необходимый для сохранения здоровья и высокой производительности труда. Свет представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона, воспринимаемые сетчатой оболочкой глаза.

Освещенностью называется поверхностная плотность светового потока, падающая на определенную поверхность, перпендикулярную направлению света и определяемая как отношение светового потока, равный 1 лм к освещаемой поверхности, равной 1 м².

Освещение, отвечающее техническим и санитарно-гигиеническим нормам, называется рациональным. Создание такого освещения на производстве является важной и актуальной задачей.

В производственных помещениях используется три вида освещения:

ü естественное;

ü искусственное (когда используются только искусственные источники);

ü совмещённое (характеризуется одновременным сочетанием естественного и искусственного освещения). Совмещённое освещение применяется в том случае, когда естественное освещение не может обеспечить необходимые условия для выполнения производственных операций.

ЕСТЕСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Естественное освещение создается природными источниками света прямыми солнечными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически необходимым, наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека. Хроническая нехватка естественного освещения чревата нарушениями состояния здоровья.

ЕО часто меняется и зависит от времени года и суток, а также от атмосферных явлений. На освещение влияют местонахождение и устройство зданий, величина застекленной поверхности, форма и расположение окон, расстояние между зданиями и др.

Качество ЕО внутри помещений определяет световой коэффициент (Кс), который рассчитывается как отношение застекленной поверхности к площади пола.

Однако оценка ЕО помещений только по световому коэффициенту недостаточна, т.к. при этом не учитываются факторы, влияющие на ЕО. Поэтому для оценки ЕО используют коэффициент ЕО (Кео), который представляет собой отношение освещенности в заданной точке помещения к одновременно измеренной освещенности наружной точки, находящейся на горизонтальной плоскости, освещенной рассеянным светом открытого небосвода.

Ев – освещенность в заданной точке помещения, лк;

Ен – освещенность наружной точки, лк.

В соответствии со СНиП естественное освещение может боковое (одно- или двухсторонее), верхнее, комбинированное и совмещенное.

Боковое ЕО – это ЕО помещения светом, поступающим через световые проемы в наружных стенах здания. При одностороннем боковом освещении нормируется значение КЕО в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, т.е. наиболее удаленной от световых проемов на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).

При двухстороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке по середине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).

Верхнее естественное освещение – это ЕО помещения светом, проникающим через световые проемы в покрытии здания и фонари, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных зданий. При верхнем или при верхнем и боковом ЕО нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности.

Допускается деление помещения на зоны с боковым освещением и зоны с верхним освещением; нормирование и расчет ЕО в каждой зоне производится независимо.

Рабочая поверхность – поверхность стола, верстака, часть оборудования или изделия, на которой производится работа и нормируется или измеряется освещённость.

Условная рабочая поверхность – условная горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0, 8 м от пола.

Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или различимый дефект (например, нить ткани, точка, линия, знак, пятно, трещина, риска, раковина или другие дефекты изделия), которые требуется различать в процессе работы.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.

Фон считается:

ü светлым – при коэффициенте отражения поверхности более 0, 4;

ü средним – при коэффициенте отражения поверхности от 0, 2-0, 4;

ü тёмным – при коэффициенте отражения поверхности менее 0, 2.

Фотометрический контраст объекта различения с фоном К определяется по формуле

или ,

где В₀ – яркость объекта различения, нт; В_ф – яркость фона, нт.

Контраст объекта различения с фоном считается:

а) большим при значении К более 0, 5 (объект и фон резко отличаются по яркости);

б) средним, при значениях КÎ (0, 2-0, 5). Это означает, что объект и фон заметно отличаются по яркости;

в) малым, при значениях К менее 0, 2 (мало различаются по яркости).

Комбинированное ЕО характеризуется наличием бокового и верхнего освещения.

Нормы минимальной освещенности помещений определяются КЕО. Значение КЕО для помещений, требующих различных условий освещенности, принимают в соответствии с нормами проектирования СНиП 23-05-95.

ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Искусственное освещение – освещение помещений прямым или отраженным светом искусственного источника света.

ИО применяют, когда ЕО в помещении недостаточно, или он отсутствует, или противопоказан по технологическим соображениям.

ИО по функциональному назначению подразделяется на:

1) рабочее (общее, местное, комбинированное)

2) аварийное (эвакуационное, для продолжения работы).

Устройство рабочего освещения обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях во время отсутствия или недостатка ЕО.

Общее освещение может быть симметричным (равномерным), когда оборудование размещено симметрично и необходимо осуществлять равномерную освещенность помещения. Локализованное ОО применяется, когда оборудование размещено не равномерно и необходимо повысить освещенность на отдельных рабочих местах.

Местное рабочее освещение (стационарное или переносное) применяется для освещения рабочих мест с повышенной точностью работ для создания на них повышенного уровня освещенности.

Комбинированное рабочее освещение – совокупность общего и местного освещения.

В производственных помещениях применяется общее и местное освещение. Общее предназначено для всего помещения, местное (в системе комбинированного) - для увеличения освещения только рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования.

Аварийное освещение для продолжения работы предусматривается, когда отключение рабочего освещения может вызвать нарушение нормального обслуживания оборудования и механихмов. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составлять 5% нормируемой освещенности, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 человек.

Минимальная эвакуационная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках длжна быть не менее 0, 5 лк, на открытых территориях – не менее 0, 2 лк.

Охранное освещение должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Освещенность должна быть 0, 5 лк на уровне земли в горизонтальной плоскости на уровне 0, 5 м от земли на одной стороне вертикальной плоскости, перпендикулярной к линии границ.

Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон.

СОВМЕЩЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещённое освещение. Совмещенное освещение – это освещение, при котором в светлое время суток одновременно используют естественный и искусственный свет. При этом недостаточное по условиям зрительной работы ЕО постоянно дополняется искусственным, удовлетворяющим специальным требованиям СНиП. Искусственное освещение в системе совмещённого может функционировать постоянно, либо включаться с наступлением сумерек.

Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений.

Бактерицидное облучение создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают УФ с 0, 254-0, 257 мкм.

Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света. Максимальное эритемное воздействие оказывают ЭМЛ 0, 297 мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

Cсовременное производство включает в себя большое число излучателей оптического диапазона: в машиностроении, строительстве, металлургии и т.д. Данные излучения являются либо побочным фактором технологических процессов, либо – основным (полиграфия, лазерная техника). С точки зрения гигиены их делят на 4 группы:

1-я группа: ИК-источники с температурой 35-1500^оС:

а) 35-300^оС - нагретые поверхности печей, электронагревательных приборов;

б) 300-700^оС - нагретый металл, закаливаемый металл, стекло в процессе формирования;

в) 700-1000^оС - нагретый металл в процессе плавки, ковки;

г) 1000-1500^оС - расплавленная стекломасса.

2-я группа. Излучающие как в ИК, так и в видимой области с температурой 1500-4000^оС. Электрическая дуга, ацетиленовое пламя, лампа накаливания.

3 группа. Источники, излучающие в основном в области УФ-волн с температурой свыше 4 000^оС. Высокоамперные электрические дуги, дуговые лампы, дуговые прожектора.

4 группа. Спектральные излучатели, люминесцентные лампы, лазеры.

Все эти излучения объединяет то, что по своей природе они являются электромагнитными волнами.

Лазерное излучение - особый вид оптического излучения, характеризуемое высокой когерентностью, чрезвычайно малой расходимостью луча, высочайшей монохроматичностью. Оно имеет квантовую природу. Лазерное излучение: l = 0, 2-1000 мкм.

Свойства лазерного излучения: высокая плотность энергии: 10¹⁰-10¹² Дж/см², высокая плотность мощности: 10²⁰-10²² Вт/см².

1. По виду излучение лазерное излучение подразделяется:

а) прямое излучение;

б) рассеянное;

в) зеркально-отраженное;

г) диффузное.

2. По типу применяемого рабочего тела различают:

а) твердотельные (рубин, неодимовое стекло);

б) газовые (СО₂, гелий+неон);

в) полупроводниковые (арсенид галлия, сульфид кадмия).

Лазеры всё шире применяются в процессе резки, сварки, пайки, сверления материалов. В хирургии для бескровной резки тканей применяют эксимерные лазеры, луч которых разрывает химические связи белковых молекул, и они расцепляются.

3. По характеру работы лазеры бывают:

а) непрерывного;

б) импульсного действия.

4. По степени опасности:

I. Класс. К лазерам первого класса относятся такие, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи.

II. Класс. К лазерам второго класса относятся такие лазеры, эксплуатация которых связана с воздействием прямого и зеркально-отраженного излучения только на глаза.

III.Класс. Лазеры характеризуются опасностью воздействия на глаза прямого, и зеркально и диффузно отраженного излучения на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности на глаза, а также прямого и зеркально отраженного излучения на кожу.

IV.Класс. Лазеры характеризуются опасностью воздействия на кожу на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности.

a) Биологические действия лазерного излучения зависит от длины волны и интенсивности излучения

Инфракрасное излучение.

При превышении ПДУ могут наблюдаться как поражения глаз, так и кожи. В зависимости от длины волны возникает ожог роговицы, хрусталика или сетчатки глаза. Обычное воздействие - тепловое, ибо энергия кванта слишком мала для фотохимических воздействий.

Особая опасность кроется в том, что в природе нет чисто ИК-излучателей, оно всегда сопровождается видимым. Теперь же, с развитием техники, возможно излучение только ИК, для которых у человека нет анализатора.

У рабочих, постоянно имеющих дело с мощными излучениями ИК-лучей (сталевары, стеклодувы) часто наблюдается эритемный цвет лица, изменены органы кроветворения (селезёнка), снижена функция иммунной системы, обнаруживается патология дыхательных путей. Так, у 50 % металлургов зафиксирован хронический ринит.

Лазерное излучение.

При работе лазерной установке на человека могут воздействовать как прямые ОВФ - прямой или отраженный луч, так и побочные (УФ-излучение ламп накачки, высокое напряжение, ЭМП и т.д.). Биологические эффекты ЛИ зависят от частоты, длительности импульса, его энергии и др. факторов.

Вредные воздействия лазерного излучения

1) термические воздействия

2) энергетические воздействия (+ мощность)

3) фотохимические воздействия

4) механическое воздействие (колебания типа ультразвуковых в облученном организме)

5) электрострикция (деформация молекул в поле лазерного излучения)

6) образование в пределах клетках микроволнового электромагнитного поля

Вредные воздействия оказывает на органы зрения, а также имеют место биологические эффекты при облучении кожи. Хроническое облучение чревато неврастенией, вегето-сосудистыми расстройствами. Есть сообщения о выявленных мутагенных эффектах.

ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

Биологические эффекты воздействия различных видов оптических излучений различны, потому и подходы в гигиеническом нормировании тоже разнятся. Чаще всего применяется энергетический подход (ИК, УФ и лазерное излучения). Лишь видимое излучение нормируется пока с позиций создания оптимальных условий для органа зрения при выполнении зрительных работ различной сложности.

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Производственное освещение необходимо для создания нормальных условий для зрительного анализатора. Различают естественное, искусственное и смешанное освещение. Естественное - наиболее оптимально, физиологично. Однако оно не всегда может обеспечить требуемую освещенность.

Искусственное обычно обеспечивается электрическими светильниками. Но спектр такого света, как правило, отличается от привычного солнечного.

Наиболее часто используется смешанное освещение. В дополнение к естественному – местное искусственное. Как уже упоминалось, различают рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное освещение.

Источники света

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делятся на две группы – газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое УФ излучение преобразует в видимый свет.

Лампы тепловые (накаливания и галогенные), а также - люминесцентные (газоразрядные - люминесцентые «дневного света», дуговые ртутные, дуговые натриевые и др.).

Главные характеристики ламп:

ü мощность (потребляемая электрическая мощность), Вт;

ü световой поток, лм;

ü световая отдача (к.п.д.);

ü срок службы;

ü цветоизлучение (спектральные характеристики излучения).

Характеризуем основные типы источников:

Тип источников	Мощность, Вт	Световая отдача, лм/Вт	Спектр	Срок службы, ч
лампы накаливания	10-20000	6-19	желто-красный	10³
галогеновые	1-20	22-26	желто-красный	(2-3) 10⁴
люминесцентные	4-150	25-75	удовлетворит	~10⁴
дуговые ртутные	250-3500	45-60	хуже, чем лл	~10⁴
дуговые натриевые	250-400	100-117	желтый	~10⁴

Достоинства ламп накаливания – удобство в эксплуатации, простота в изготовлении возможность широкого выбора конструкций, диапазон мощностей, малый размер источника света, простота схемы питания, относительная близость спектра излучения к естественному свету. Недостатки – сравнительно небольшой срок службы, малый к.п.д. – порядка всего нескольких процентов (большая доля энергии излучается в ИК диапазоне).

В последние годы все большее распространение получают галоидные лампы – лампы накаливания с йодным циклом. Наличие в колбе паров йода позволяет повысить температуру накаливания нити, т.е. световую отдачу лампы. Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы лампы до 3 тыс. часов. Спектр излучения галоидной лампы более близок к естественному.

Достоинства газоразрядных ламп – больший к.п.д., возможность подбора спектрального состава излучения, большой срок службы. Недостатки – сложность схемы питания, большой коэффициент пульсаций светового потока.

По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света, дневного света с улучшенной цветопередачей, холодного белого и белого цвета.

Создание в производственных помещениях качественного и эффективного освещения невозможно без рациональных светильников.

Электрический светильник - это совокупность источника света и осветительной арматуры, предназначенной для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохраняя глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света, защиты источника от механических повреждений, воздействия окружающей среды и эстетического оформления помещения.

Назначение светильника - перераспределить световой поток, защитить глаза от попадания прямого света. Одна из основных характеристик светильника - кривые силы света. Это построенные в полярных координатах линии изолюкс, формируемые светильником.

Степень предохранения глаз работников от слепящего действия источника света определяют защитным углом светильника. Защитный угол – это угол между горизонталью, соединяющий нить накала с противоположным краем отражателя. Важной характеристикой светильника является его коэффициент полезного действия – отношение фактического светового потока светильника к световому потоку помещенной в него лампы.

По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света.

По назначению и расположению разделяют светильники внутреннего и наружного освещения. Светильники внутреннего освещения могут быть для общего и местного освещения.

По исполнению светильники подразделяют на открытые (лампа не отделена от внешней среды), закрытые (лампа и патрон отделены от внешней среды оболочкой без уплотнения); влагонепроницаемые (для освещения сырых помещений, насыщенных парами); пыленепроницаемые (для освещения пыльных помещений), взрывонепроницаемые (для взрывоопасных помещений), а также для наружных установок.

Тип светильника выбирают в зависимости от назначения помещения, технологического процесса по условиям окружающей среды и требуемого светораспределения.

Специальным типом светильников являются прожектора, задача которых - обеспечить минимальную расходимость светового потока.

Для уменьшения коэффициента пульсаций светового потока от ЛЛ часто рекомендуют монтировать в одном светильнике две-три ЛЛ, питаемые от разных фаз трехфазной сети (" расфазировка" ).

На строительных площадках чаще всего применяются мачты с прожекторами, позволяющими получать необходимую освещенность рабочих мест.

Специальным типом светильников являются бестеневые светильники, применяемые, например, в операционных.

Рекомендации к выбору источников света для светильников местного освещения

Светильники с лампами накаливания. Эти светильники более подвижны, поэтому их удобно применять для освещения рабочих мест, где требуется легкоподвижный светильник. Отдается предпочтение и в условиях недопустимости наличия радиопомех, и где имеется высокая опасность поражения током.

Светильники с люминесцентными лампами. Для большинства рабочих мест целесообразно использовать светильники с ЛЛ по техническим соображениям. Это работы с блестящими предметами и изделиями, для освещения цветных объектов различения и работ с цветными изделиями.

Переносные светильники. В зависимости от характеристики помещений переносные светильники нужно включать в сеть: с напряжением 42В в помещениях с повышенной опасностью; в помещениях особо опасных – 12В. Конструкция этих светильников должна исключать возможность прикосновения к токоведущим частям. Патрон электролампы укрепляется в специальной рукоятке, выполненной из тепло- и влагостойкого материала. Колбу и патрон лампы закрывают стеклянным колпаком и сеткой. Переносные понижающие трансформаторы должны быть заземлены.