Воздействие вредных и опасных производственных факторов на человека и среду обитания

Цели изучения темы

· ознакомиться с механизмом взаимодействия человека и окружающей среды.

Требования к знаниям и умениям

Студент должен знать негативное воздействие на человека вредных веществ, шума, вибрации, электромагнитных волн, ионизирующего излучения.

Студент должен уметь использовать нормативные значения критериев безопасности (ПДК, ПДУ).

Ключевой термин

Ключевой термин: опасные и вредные производственные факторы.

Вредный производственный фактор (ВПФ) — это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

Опасный производственный фактор (ОПФ) — это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья (отравление, облучение, тепловой удар и т. д.).

Второстепенные термины

• · вредные вещества;
• · электромагнитные поля;
• · ионизирующее излучение;
• · шум;
• · вибрация.

Структурная схема терминов

Вредные вещества

Вредными являются вещества, которые при контакте с организмом могут вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, как в процессе работы, так и в отдалённые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

В санитарно-гигиенической практике вредные вещества делят на промышленную пыль и токсические вещества.

По происхождению пыль различают: органическую, неорганическую и смешанную.

При вдыхании запылённого воздуха крупные частицы пыли задерживаются в верхних дыхательных путях, а средние и мелкие попадают глубоко в органы дыхания. И чем глубже дыхание (при выполнении тяжёлой физической работы), тем большее количество пыли задерживается в организме, вызывая заболевание бронхитом, пневмонией, пневмокониозом.

В борьбе с образованием пыли эффективны следующие методы:

• · устранение ручных операций;
• · автоматизация производственных процессов;
• · дистанционное управление;
• · герметизация оборудования;
• · местная вытяжная вентиляция;
• · средства индивидуальной защиты (СИЗ) — респираторы, очки, специальные мази, специальная противопылевая одежда.

Известно более 5 млн химических веществ, из которых 60 тыс находят широкое применение в промышленности и в быту. Ряд химических элементов обладает высокой токсичностью, устойчивостью, способностю к накоплению.

По физиологическому воздействию на организм все химические вещества делят на 4 группы:

• 1. Раздражающие (действуют на дыхательные пути и слизистую оболочку глаз).
• 2. Удушающие (нарушают процесс усвоения кислорода тканями).
• 3. Соматические яды (вызывают нарушение деятельности всего организма).
• 4. Вещества, оказывающие наркотическое воздействие.

При работе с химическими веществами могут возникнуть острые и хронические отравления.

Острые профессиональные отравления возникают после однократного воздействия вредных веществ на работающего, когда их концентрация в десятки и сотни раз превышает предельно-допустимую.

Хронические отравления возникают при систематическом, длительном воздействии вредного вещества малыми дозами.

Содержание вредных веществ в воздухе регламентирует ГОСТ 12.1.005−88.

ПДК — это такая максимальная концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, которая при дневной работе (кроме выходных) в течение 8 часов (не более 41 часа в неделю) в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья как в процессе работы, так и в отдалённые сроки жизни настоящего и будущих поколений.

По степени воздействия на организм все химические вещества делят на 4 класса:

Класс 1 — чрезвычайно опасные вещества (ртуть, свинец, мышьяк, кадмий). ПДК менее 0,1 мг/м³;

Класс 2 — высоко опасные вещества (бензол, йод, марганец) ПДК от 0,1 до 1,0 мг/м³;

Класс 3 — умеренно опасные вещества (ацетон, метиловый спирт) ПДК от 1,1 до 10,0 мг/м³;

Класс 4 — малоопасные вещества (аммиак, скипидар, этиловый спирт) ПДК более 10 мг/м³.

Класс опасности вещества устанавливается в зависимости от ПДК в воздухе рабочей зоны.

Профилактика

Для уменьшения негативного воздействия вредных веществ на здоровье человека применяют следующие способы профилактики и защиты:

• 1. Исключение контакта вредного вещества с работающим человеком. Этого можно достичь путем механизации и автоматизации производственных процессов, герметизации оборудования и т. п.
• 2. Применение средств индивидуальной защиты (СИЗ), таких как комбинезоны, средства защиты органов дыхания, специальные мази для защиты кожных покровов и пр.
• 3. Соблюдение гигиенических норм в производственном помещении, своевременная вентиляция.

Вредные пары и газообразные выбросы из удаляемого воздуха извлекают следующими способами: поглощением твёрдыми пористыми материалами (абсорбция), химическим превращением вредных веществ в менее вредные, нейтрализацией в химических нейтрализаторах.

Для очистки воздуха, выбрасываемого в атмосферу, от пыли применяют пылеосадочные камеры, «циклоны», электрические фильтры.

Электромагнитные поля (ЭМП)

Виды воздействия электрического тока:

• 1. Термическое. результат воздействия — ожоги, нагрев ткани.
• 2. Электролитическое. Результат воздействия — разложение органики внутри человека (кровь).
• 3. биологическое. Результат воздействия — спазм (сокращение) мышц.
• 4. Электродинамическое (механическое), приводит к разрыву мышц. Наличие источника напряжения и замкнутой цепи приводит к удару током.

На человека в процессе жизнедеятельности действуют естественные магнитные поля (магнитное поле Земли, радиоизлучение солнца, атмосферное электричество), а также искусственные электромагнитные поля. Если естественное электромагнитное поле остаётся практически постоянным на протяжении тысячелетий, то уровень искусственных электромагнитных полей сильно вырос за последние десятилетия.

Источниками искусственных электромагнитных полей являются электромагнитные поля низкочастотного диапазона, которые используются в промышленном производстве (термическая обработка), высокочастотные поля (радиосвязь, медицина, ТВ, радиовещание), электромагнитные поля СВЧ-диапазона (радиолокация, навигация, медицина, сотовая связь), и т. д.

Применение электромагнитных полей в промышленности значительно улучшает условия труда, однако, при этом возникает ряд проблем по защите персонала от их воздействия. Электромагнитные поля всепроникающи, способны распространяться со скоростью света и не обнаруживаются органами чувств.

Факторы влияющие на исход поражения электрическим током:

1. Электрическое сопротивление тела человека. Человека поражает ток, который зависит от напряжения и сопротивления тела:

.

Части тела человека, повреждаемые при поражении человека электрическим током:

• o кожа в месте входа тока;
• o внутренние органы;
• o кожа в месте выхода тока.

Сопротивление внутренних органов мало. Сопротивление кожи зависит от ее состояния (чистая и сухая или влажная (вспотевшая)).

Электрические параметры:

• · сопротивления в электроде.
• o Сила тока. Вызывает повышенное потовыделение и усиливает кровообращение в местах прохождения электрического тока.
• o Напряжение. Чем выше напряжение, тем меньше сопротивление тела человека. Сопротивление человека может изменяться в 200 раз. При напряжении >50 В сопротивление человека равно 1000 Ом, при напряжении <50 В сопротивление человека равно 6000 Ом.
• 2. Величина и длительность воздействия тока на тело человека.
• 3. Виды тока:
  • o ощутимый ток (1 мА0 для переменного напряжения);
  • o неотпускающий ток 10−15 мА;
  • o смертельный ток 0,1 А.

• 4. Длительность тока определяется: сердце в
• 5. расслабленном состоянии 1 сек. (где через 0,5 сек. наступает фибриляция сердца).
• 6. Пути протекания тока:

• o правая рука — голова;
• o левая рука — голова;
• o правая рука — левая рука;
• o правая нога — левая нога;
• o правая нога — правая рука;
• o правая нога — левая рука;
• o левая нога — правая рука;
• o левая нога — левая рука;
• o голова — ноги.

Смертельный путь прохождения тока: голова — левая рука (левая нога).

• o Род и частота тока (напряжение до 500 В). Переменный ток опаснее постоянного. При повышении частоты тока до 50 Гц возрастает вероятность летального исхода, при дальнейшем увеличении частоты тока опасность снижается.
• o Индивидуальные характеристики человека:
• · состояние здоровья;
• · сердечно-сосудистые заболевания;
• · кожные заболевания.

Источники электромагнитных полей промышленной частоты — это все электрические приборы, линии электропередач. Переменное ЭМП является совокупностью двух взаимосвязанных полей: электрического (Е, В/м) и магнитного (Н, A/м). Характеристики ЭМП: длина волны л, [м]; частота колебаний f, [Гц]; скорость распространения V_C, м/с.

л = VC/f.

Вредное воздействие ЭМП зависит от интенсивности поля, длины волны, времени воздействия и функционального состояния организма.

От длины волны зависит глубина проникновения поля в живой организм. Длинноволновые ЭМП проникают глубоко в организм, подвергая воздействию спинной и головной мозг. ЭМП СВЧ диапазона свою энергию расходуют, в основном, в поверхностном слое кожи, приводя к тепловому воздействию. От этого больше всего страдают органы, не защищённые жировым слоем, бедные кровеносными сосудами (глаза, мозг, почки, желчный и мочевой пузырь, семенники). Избыточная теплота отводится из организма благодаря терморегуляции. Однако, начиная с определённой величины, называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты и температура тела повышается. При этом значение теплового порога тем ниже, чем выше частота ЭМП. Например, для волн дециметрового диапазона тепловой порог 40 мВт/см², а для миллиметровых волн — 7 мВт/см².

Постоянное воздействие ЭМП ведет к функциональным расстройствам нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем, у человека понижается кровяное давление, замедляется пульс, тормозятся рефлексы, изменяется состав крови. Тепловое воздействие может привести к перегреву тела и отдельных органов, нарушению их функциональной деятельности. ЭМП СВЧ диапазона приводят к тепловой катаракте (помутнение хрусталика глаза). Субъективно проявление воздействия ЭМП выражается в повышенной утомляемости, головной боли, раздражительности, одышке, сонливости, ухудшении зрения, повышении температуры тела.

Допустимые уровни воздействия ЭМП приведены в ГОСТ 12.1.006−84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» .

ЭМП с частотой от 60 кГц до 300 МГц нормируются отдельно по электрической и по магнитной составляющей, так как на этих частотах на человека действуют независимо друг от друга электрическое и магнитное поле. Для полей СВЧ диапазона (300 МГц — 300 ГГц) нормируют предельно-допустимую плотность потока энергии, которая не должна превышать 10 Вт/м².

Если значения ЭМП на рабочих местах превышают допустимые, то необходимо предусмотреть соответствующие способы защиты человека.

Ионизирующее излучение.

Ионизирующее излучение — излучение, взаимодействие которого со средой приводит к появлению в ней электрических зарядов различных знаков.

Виды ионизирующего излучения:

• · альфа-излучение (ядра гелия);
• · бета-излучение (электронное и позитронное);
• · гамма-излучение (фотонное или электромагнитное).

Радиоактивный распад сопровождается излучением, присущим только данному изотопу: углерод 14 и стронций 90 — бета-активны, а йод 131 — бета — и гамма-активен.

Все радиоактивные вещества имеют свой период полураспада, который неизменен и присущ только данному изотопу: йод 131 — 8,04 суток; цезий 137 — 30 лет; стронций 90 — 90 лет; уран 238 — 4,5 млрд. лет.

Радиоактивное излучение характеризуется:

1. Проникающей способностью — расстоянием, на которое ионизирующее излучение проходит в тело.

Альфа-частицы имеют пробег в воздухе 2 — 9 см, в ткани живого организма они проникают на доли миллиметра; бета-частицы имеют пробег в воздухе 15 м, в тканях — 1 — 2 см; гамма-излучение распространяется со скоростью света и имеет большую проникающую способность, которую могут ослабить только бетонная или свинцовая стена.

2. Ионизирующей (повреждающей) способностью.

Очень опасны альфа-лучи при попадании внутрь организма с водой, воздухом, пищей.

Поглощённая доза — величина энергии ионизирующего излучения, поглощённая телом или веществом (Рад).

Биологический эквивалент Рентгена применяется для оценки повреждающего действия различных видов ионизирующего излучения при воздействии на биологический объект (бэр).

При равной поглощённой дозе альфа-частицы дают больший повреждающий эффект, чем другие виды ионизирующего излучения.

Экспозиционная доза применяется для оценки радиоактивной обстановки на местности, сложившейся из-за воздействия рентгеновского или гамма-излучения (Рентген — Р).

Уровень радиации При прочих равных условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем больше время облучения, т. е. доза со временем накапливается. Доза, отнесённая ко времени воздействия, называется уровнем радиации и измеряется в рентгенах в час (Р/ч).

Внешнее излучение действует на весь организм человека.

Фоновое облучение организма человека складывается из естественного радиационного фона Земли (космическое излучение, излучение от находящихся в почве, стройматериалах, в воде и воздухе естественных радиоактивных элементов; излучение от радиоактивных природных элементов, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются в тканях и сохраняются в теле человека всю жизнь) и искусственных источников облучения (в медицине — рентген, флюорограмма, лазер; в промышленности — предприятия ядерно-топливного цикла; в быту — компьютеры, телевизоры, часы со светящимися циферблатами).

Средняя доза облучения от всех природных источников — 200 мР/год, от искусственных источников 150 — 300 мР/год. В целом фоновое облучение составляет 500 мР/год.

При полете в самолете на высоте 8 км дополнительное облучение составляет 1,35 мкР/год.

Цветной телевизор на расстоянии 2,5 метра от экрана излучает 0,0025 мкР/час, 5 см. от экрана — 100 мкР/час.

Средняя эквивалентная доза облучения при медицинских исследованиях 25 — 40 мкР/год.

Биологическое действие ионизирующего излучения Под воздействием ионизирующего излучения в организме человека наблюдаются изменения:

• 1. Первичные (возникают в молекулах ткани и живых клетках);
• 2. Нарушение функций всего организма.

Наиболее чувствительными к облучению являются костный мозг, половая сфера, селезенка.

Различают следующие изменения на клеточном уровне:

• 1. Соматические или телесные эффекты, последствия которых сказываются на человеке, но не на потомстве.
• 2. Стохастические (вероятностные): лучевая болезнь, лейкозы, опухоли.
• 3. Не стохастические — поражения, вероятность которых растет по мере увеличения дозы облучения. Существует дозовый порог облучения.
• 4. Генетические изменения, последствия которых сказываются на последующих поколениях.

Под воздействием ионизирующего излучения у человека возникает лучевая болезнь, которая может быть двух видов: острая и хроническая.

Острая лучевая болезнь возникает при одноразовом облучении значительной дозой радиации. Проявляется заболевание уже в первые сутки, а степень поражения зависит от поглощённой дозы.

Однократная доза 100 Р вызывает незначительные изменения в формуле крови. При дозах более 100 Р развивается острая лучевая болезнь четырёх степеней.

• 1 степень (лёгкая). Однократно полученная доза 100 — 200 Р.
• 2 степень (средней тяжести). При дозах 200 — 300 Р.
• 3 степень (тяжёлая). Однократная доза 300 — 500 Р.
• 4 степень (крайне тяжёлая). При однократной дозе свыше 500 Р.

Другая форма острого лучевого поражения — лучевые ожоги 4-х степеней от выпадения волос, пигментации и шелушения кожи (1 степень) до длительно не заживающих трофических язв (4 степень при дозах свыше 1200 Р).

Хроническая лучевая болезнь формируется постепенно, при длительном облучении дозами, незначительно превышающими предельно-допустимые для профессионального облучения.

Период формирования болезни зависит от времени накопления дозы. Если уровень облучения снизится до предельного или полностью прекратится, то наступает процесс восстановления, а затем следует длительный период последствий хронической лучевой болезни.

Производственный шум, ультра — и инфразвук.

Шум — сочетание различных по частоте и силе звуков. С физиологической точки зрения шумом называется любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.

Шум может быть механический (удары, колебания отдельных деталей и оборудования в целом); аэродинамический (шум газов или воздуха); гидродинамический (шум, возникающий при движении воды или других жидкостей); электромагнитный (возникает при работе силовых трансформаторов).

Исследования в области шума показали, что шум является общебиологическим раздражителем, оказывая влияние не только на слух, но, в первую очередь, на структуру головного мозга, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма.

Физические характеристики шума

• 1. Интенсивность звука — J, [Вт/м2].
• 2. Звуковое давление — Р, [Па].
• 3. Частота — f, [Гц].

Интенсивность — количество энергии, переносимое звуковой волной за 1 секунду через площадь в 1 м², перпендикулярно распространению звуковой волны.

Звуковое давление — дополнительное давление воздуха, которое возникает при прохождении через него звуковой волны.

Человеческое ухо воспринимает звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.

Человек начинает воспринимать звук, если его интенсивность будет превышать минимальный предел, называемый порогом слышимости (для человека порог слышимости 10 дБ). Повышение уровня интенсивности шума до 130 — 140 дБ вызывает болевые ощущения и повреждения в слуховом аппарате (акустическая травма). Разрыв барабанных перепонок происходит при интенсивности шума около 186 дБ. Шум с интенсивностью около 196 дБ приводит к повреждению лёгочной ткани. Однако и шумы небольшой интенсивности, порядка 50 — 60 дБ, негативно воздействуют на нервную систему человека, вызывая бессонницу, неспособность сосредоточиться. Если шум постоянно действует на человека в процессе труда, могут возникнуть различные психические нарушения, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и кожные заболевания. Под воздействием шума происходит повышение кровяного давления, расширяются зрачки (снижается острота зрения), ухудшается иммунная система человека, возникает профессиональное заболевание — тугоухость. Снижение слуха на 10 дБ незаметно для человека, на 20 дБ — начинает серьёзно беспокоить. Дальнейшее снижение слуха приводит к физическому недостатку и стойкой утрате трудоспособности.

Звук с частотой ниже 20 Гц — инфразвук, а с частотой выше 20 кГц — ультразвук.

Инфразвук вызывает утомление, чувство страха, головные боли и головокружения, а также снижает остроту зрения.

Ультразвук используется в оптике (для обезжиривания), медицине, промышленности (сварка, пайка, дефектоскопия).

Вредное воздействие ультразвука на организм человека выражается в нарушении деятельности центральной нервной системы, снижении болевой чувствительности, изменении давления, а также состава и свойств крови. Передаётся ультразвук либо через воздушную среду, либо контактным путём через жидкую и твёрдую среду (действие на руки работающего). Контактный путь наиболее опасен для человека.

Вибрация.

Вибрация — механические колебания тел с частотой менее 15 Гц, воспринимаемые как сотрясения.

По физическим характеристикам вибрация имеет сложную классификацию:

• · по спектру: узкополосная и широкополосная;
• · по частотному составу: низкочастотная 8 — 16 Гц, среднечастотная 31,5 — 63 Гц, высокочастотная 125, 250, 500, 1000 Гц — для локальной вибрации; низкочастотная 91 — 4 Гц, среднечастотная 8 — 16 Гц, высокочастотная 31,5 — 63 Гц — для общей вибрации;
• · по временным характеристикам: постоянная и непостоянная.

Физические характеристики вибрации

• 1. Частота.
• 2. Амплитуда смещения.
• 3. Виброскорость.
• 4. Виброускорение.

По способу передачи человеку вибрацию условно делят на:

• · местную вибрацию — передаётся на руки работающего;
• · общую вибрацию — передаётся человеку в положении сидя через ягодицы, а в положении стоя через подошвы ног.

Источники вибраций

1. Локальная вибрация Инструменты ударного действия (клепальные и отбойные молотки, пневмотрамбовки), ручные механизированные машины вращательного действия (дрель, шлифовальный круг, бензопилы).

2. Общая вибрация.

Транспортная, транспортно-технологическая (операторы экскаваторов, подъёмных кранов), технологическая (молоты, штампы, виброплатформы).

Вредное воздействие вибрации на организм человека заключается в повреждении различных органов и тканей, влиянии её на центральную нервную систему, органы слуха и зрения, в повышении утомляемости.

Степень распространения колебаний по телу зависит от их частоты, амплитуды, площади участков тела, соприкасающихся с виброобъектом. При низких частотах вибрация распространяется по всему телу с очень малым затуханием, охватывая колебательным движением всё тело и голову. При этом, чем больше мышечные усилия, тем больше степень распространения колебаний. Опасность представляет вибрация, частота которой совпадает с резонансной частотой тела и внутренних органов: 6 — 9 Гц соответствует резонансу тела, 17 — 25 Гц — резонанс головы, 60 — 90 Гц — резонанс глазных яблок.

Так как скорость возникновения мышечного рефлекса на толчок — 20 мс, то опасность представляют жёсткие толчки, время нарастания которых менее 20 мс, а защитная роль мышечного рефлекса невелика.

Длительное воздействие вибрации может привести к стойким патологическим изменениям — виброболезни, механизм возникновения которой не изучен. Симптомы при локальной вибрации — ноющие, ломящие, тянущие боли в руках по ночам и во время отдыха. При общей вибрации — головокружение, головные боли, изменения в позвоночнике, неврит слухового нерва (снижение слуха на низких и высоких частотах).

Выводы по теме В процессе жизнедеятельности на человека действуют негативные факторы техносферы: вредные вещества, ионизирующее излучение, шум, вибрация, электромагнитные поля. Уровень их воздействия с развитием индустриального общества увеличивается, что приводит к ухудшению здоровья нынешнего и будущего поколения.

Вопросы для самоконтроля.

• 1. Какое воздействие на человека оказывают пыль и химические вещества?
• 2. Что такое ПДК?
• 3. Назовите источники искусственных ЭМП и опишите их негативное воздействие на человека.
• 4. Назовите основные источники ионизирующего излучения.
• 5. Каково негативное воздействие ионизирующего излучения на организм человека?
• 6. Какое воздействие оказывают шум и вибрация на организм человека?