Ионизирующее излучение в зависимости от физического механизма распада ядер атомов химических элементов проявляется в виде альфа-, бета- и гамма-излучения.

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 15

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Порции альфа- и бета-излучения называют альфа- и бета-частицами соответственно, а порции гамма-излучения - гамма-квантами, гамма-частицами или фотонами.

Поражающее действие радиоактивных веществ и излучений характеризуется дозой облучения, то есть количеством переданной организму энергии в результате воздействия ионизирующих излучений. Основными видами доз облучения являются: доза поглощенная (или просто доза) - фундаментальная доза, метрическая величина; доза эквивалентная.

Поглощенная доза облучения - это количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы вещества. В системе СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название - грей (Гр). Внесистемная единица - рад; 1 рад равен 0,01 грея.

Эквивалентная доза облучения - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на взвешивающий коэффициент W, отражающий поражающую способность данного вида излучения.

Для различных видов излучения при расчете эквивалентной дозы коэффициенты W принимаются равными указанным далее величинам:

Единицей измерения эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт (Зв), равный 1 Гр ∙ W = l Дж/кг ∙ W. Однако в повседневной жизни часто используется внесистемная единица, например бэр; 1 бэр равен 0,01 зиверта.

В соответствии с установленными Нормами радиационной безопасности НРБ-99 все подвергающиеся облучению лица подразделяются на категории:

· группа А (персонал) - лица, работающие с техногенными источниками излучения;

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

Нормами радиационной безопасности установлены пределы радиоактивного облучения (дозовые пределы). Основные дозовые пределы определяются значениями эффективных доз для каждой группы: для группы А - 20 мЗв в год; для населения - 1 мЗв в год.

При расчете эффективной дозы применяются следующие значения взвешивающих коэффициентов для тканей органов:

При принятии решений о характере защитных мероприятий руководствуются уровнями облучения, при превышении которых возможны клинические эффекты и требуются действия по предотвращению или снижению неблагоприятных последствий облучения, вмешательство. Прогнозируемым уровням вмешательства соответствуют следующие значения поглощенной организмом за двое суток дозы (в греях):

В дополнение к нормам радиационной безопасности устанавливаются временные допустимые уровни содержания радиоактивных веществ в пищевых продуктах и питьевой воде. Такие нормы были установлены в 1991 г. (ВДУ-91) по радионуклидам цезия-137 и стронция-90. В соответствии с ВДУ-91, допустимое загрязнение продуктов радиоактивными веществами не должно превышать (по различным продуктам) 10~⁸ - 10~¹⁰ кюри на килограмм или кюри на литр (Ки/кг или Ки/л, где Ки - внесистемная единица активности радиоактивного вещества).

Активность радиоактивного вещества - это мера радиоактивности, определяемая числом превращений (распадов) атомов в данном количестве вещества за единицу времени. В системе СИ единицей измерения активности является обратная секунда (с"¹), имеющая специальное название - беккерель (Бк). Активность в один беккерель соответствует одному распаду в секунду (расп./с): 1 Ки = 3,7 ∙ 10¹⁰Бк = 3,7 ∙ 10'° с"¹.

Шум и вибрации. Эксплуатация вооружения и военной техники, оборудования, энергетических установок и транспортных средств сопровождается шумом и вибрациями.

Шумовое загрязнение - это превышение естественного уровня шума и ненормальное изменение звуковых характеристик на рабочих местах, в населенных пунктах и в районах действий войск.

Практически любые звуки, возникающие не из природных источников, можно рассматривать как антропогенное шумовое загрязнение.

С точки зрения физики звук - это колебание в какой-либо упругой среде: в воздухе, в воде, в земной коре. В космосе звука нет.

Физическая величина, определяемая числом колебаний в единицу времени, называется частотой, измеряемой в герцах (Гц). Один Гц - частота, при которой происходит одно колебание за одну секунду (1 с). Не слышимые акустические волны с частотами меньше 16 Гц называются инфразвуками, а выше 20 кГц (килогерц) - ультразвуками. Инфразвуки и ультразвуки обнаруживаются только специальными приборами.

Если какое-то тело быстро колеблется, оно своим движением то сжимает, то разряжает воздух, то повышает, то снижает его давление. Слои повышенного и пониженного давления разбегаются друг за другом во все стороны от колеблющегося тела и образуют звуковую волну. Звуковая волна создает добавочное давление к существующему атмосферному давлению. Это добавочное давление называется звуковым, и именно оно характеризует интенсивность (уровень) звука или шума. Расстояние между соседними максимумами (или минимумами) давления называется длиной звуковой волны, обозначаемой буквой % (лямбда).

В открытом пространстве звук распространяется во всех направлениях. С увеличением расстояния от источника звука звуковое давление уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.

Звуковое давление измеряют в ньютонах (Н) на квадратный метр (1 Н/м² = 1/10 кг/м²) или Паскалях (Па); паскаль - то же, что ньютон на квадратный метр. Ухо человека воспринимает звуковое давление от 2 ∙ 10^-5 Н/м² до 20 Н/м². Звуковое давление, равное 2 ∙ ^10-5 Н/м², приблизительно соответствует порогу восприятия (слышимости) тона с частотой 1000 Гц, а при величине звукового давления 20 Н/м² наступает порог болевого ощущения (болевой порог).

Между этими порогами лежит область слухового восприятия. Диапазон значений воспринимаемого звукового давления изменяется между порогами в миллион раз. Это привело к необходимости использования при измерениях звукового давления не линейной, а десятичной логарифмической шкалы, предложенной американским изобретателем А. Беллом, именем которого и названа единица измерения звукового давления (звука) - бел (Б).

Поскольку ухо человека различает звук более слабый, чем равный 1 белу, то для практического использования была введена дробная единица - децибел (дБ); децибел - это десятикратный десятичный логарифм отношения двух любых величин, из которых одна принята за единицу сравнения. Удвоение звукового давления ведет к увеличению его уровня на 6 дБ, а увеличение звукового давления в 10 раз повышает его уровень на 20 дБ.

В децибелах измеряются не только уровни звукового давления, но и разность уровней, то есть степень ослабления звука или шума. Звуки разных частот воспринимаются и воздействуют на организм по-разному. Поэтому для гигиенической оценки шума необходимо знать его частотный состав (спектр), то есть распределение уровней звукового давления в полосах частот, каждая шириной в одну октаву.

Октавой называется интервал частот, где высшая частота в два раза больше низшей.

В соответствии с государственным стандартом, оценка частотного состава шума производится по уровням звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 (Гц).

Скорость звука в сухом воздухе при 0 °С равна 331 метр в секунду. В воде звук распространяется со скоростью примерно 1500 метров в секунду. В

твердых телах скорость звука достигает нескольких тысяч метров в секунду. В общем случае скорость звука представляет собой произведение длины звуковой волны и ее частоты.

Интенсивность звука в звуковой волне определяется звуковой энергией, которая проходит в единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению волны.

Интенсивность самого слабого звука, ощущаемого людьми с особо острым слухом, всего один пиковатт на квадратный метр (1 пВт/м², или 1 ∙ 10^-12 Вт/м²). И в то же время наше ухо может без вреда переносить звуки огромной интенсивности, вплоть до 10 ватт на квадратный метр (Вт/м²), то есть в 10 млн раз сильнее.

При функционировании типового войскового объекта шумовое воздействие на окружающую среду по массированности сопоставимо с химическим загрязнением воздуха.

Неблагоприятные последствия воздействия шума на человеческий организм достаточно хорошо изучены. Под влиянием длительного интенсивного шума развивается прогрессирующее снижение слуха - шумовая тугоухость. Шум является причиной целого ряда нарушений центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, способствует развитию психических расстройств, желудочно-кишечных заболеваний, гипертонической болезни, понижает способность к продолжению рода.

Одним из неприятных результатов воздействия шума является так называемое шумовое опьянение - возбуждение, возникающее в результате резонанса клеточных структур в ответ на громкие ритмичные звуки. Шумовое опьянение по объективным ощущениям аналогично алкогольному опьянению и одурманиванию наркотиками.

При уровнях шума 135-140 дБ возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, в костях черепа и в зубах. Уровни шума выше 140 дБ вызывают вибрации грудной клетки, мышц рук и ног, боли в ушах и голове, крайнюю усталость и раздражительность. При уровне шума 160 дБ может произойти разрыв барабанных перепонок.

Дикие животные, птицы плохо адаптируются к шумовым эффектам и, как правило, мигрируют из районов интенсивного шума. При постоянном шуме интенсивностью 100 дБ растения увядают через 10 дней. Особенно опасны в шуме и вибрациях инфразвуковая и низкочастотная компоненты. Инфразвук на частоте 7 Гц, совпадающий с альфа-ритмом головного мозга, при достаточно высокой интенсивности очень опасен для человека, способен вызывать сильнейшее расстройство здоровья.

В настоящее время в энергетике весьма популярна идея использования энергии солнца, ветра, волн, приливов и отливов. Однако энергетические сооружения такого типа должны создаваться с учетом их воздействия на состояние окружающей среды. Без учета таких побочных эффектов строительство и ввод в эксплуатацию энергетических установок могут привести к крайне нежелательным экологическим последствиям. Так, например, в штате Огайо (США) была построена «экологически чистая» ветросиловая установка значительной мощности (10 МВт), представляющая собой сооружение высотой более 100 метров. Установка проработала несколько суток и была остановлена, а затем продана на слом, потому что жизнь в радиусе нескольких километров сделалась невозможной из-за присутствия в шуме и вибрациях сильных инфразвуковых, низкочастотных колебаний.

При функционировании войсковых объектов максимальные уровни шумов создают реактивные двигатели при запуске ракет и авиационная техника: значения акустической энергии достигают 160-170 дБ.

С полетами сверхзвуковых самолетов связано явление звукового удара. Основным параметром звукового удара является его интенсивность, определяемая максимальным избыточным давлением на фронте ударной волны (волны давления) и возрастающая с уменьшением высоты и с увеличением скорости полета.

Действие звукового удара на человека характеризуется, как неожиданный резкий звук, создающий неприятный эффект и болевые ощущения в органах слуха. Представление о возможной силе звукового удара дают следующие данные: если сверхзвуковой самолет летит над городом на высоте 1300-1500 метров, звуковой волной будут выбиты стекла в домах. В 1959 году в США 10 человек за плату согласились испытать на себе действие шума сверхзвукового самолета. Самолет пролетел над их головами на высоте 12-14 метров, и звуковой волной были убиты все испытуемые.

Наибольшую опасность для личного состава представляют инфразвук и ультразвук. Следствием воздействия на человека инфразвука могут являться повышенная утомляемость, слабость, раздражительность, даже психические расстройства. Уровень инфразвука 150 дБ является пределом переносимости при кратковременном воздействии.

Ультразвук возникает при работе турбин, пневмодвигателей, вентиляторов. Низкочастотные ультразвуковые волны (10⁴-10⁵ Гц) оказывают неблагоприятное действие на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы.

Вибрационное загрязнение - частный случай шумового загрязнения. Оно характеризуется более низкими частотами колебаний и передачей их через твердые предметы, непосредственно соприкасающиеся с работающими механизмами. Для человека особенно опасны вибрации с частотами колебаний 6-12 Гц, поскольку они близки к частоте собственных колебаний человеческого организма.

Как уже говорилось, интенсивный шум вреден для организма человека, ухудшает здоровье и снижает работоспособность людей. Шум ослабляет внимание, замедляет психические и двигательные реакции, повышает утомляемость, нарушает точность движений, снижает остроту зрения. Наиболее чувствительными к шуму являются такие функции нервной системы, как слежение, сбор данных, мышление.

Основными методами защиты от шума являются:

· устранение причин шума или существенное его ослабление в источнике образования;

· изоляция источников шума и вибраций от окружающей среды средствами вибро- и звукоизоляции;

· применение средств, поглощающих шум на пути его распространения;

· уменьшение плотности звуковой энергии в помещениях, отражений от стен и перекрытий;

· рациональное размещение оборудования, машин и механизмов в помещениях и вне их;

· рациональная организация режима труда и отдыха; применение индивидуальных средств защиты; профилактические мероприятия медицинского характера.

На военных объектах широко применяются такие средства индивидуальной защиты, как мягкие противошумные костюмы (при воздействии шумов с интенсивностью более 120 дБ).

При выявлении вибраций с частотами колебаний 6-12 Гц и шумов с частотами колебаний до 16 Гц (инфразвуковой диапазон) и выше 20 кГц (ультразвуковой диапазон) самой эффективной мерой защиты является прекращение работы источника колебаний. При невозможности применения такой меры необходима специальная защита работающего персонала и вывод остальных людей за пределы зоны воздействия опасных факторов.

Электромагнитное загрязнение (ЭМЗ). ЭМЗ - форма физического загрязнения окружающей среды, возникающая в результате изменения ее электромагнитных свойств под воздействием внешних электромагнитных излучений. В настоящее время электромагнитное загрязнение окружающей среды является наряду с химическим и радиоактивным наиболее масштабным видом загрязнения, имеющим глобальные последствия.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила проблему электромагнитного загрязнения в перечень приоритетных проблем человечества.

Среди зарегистрированных последствий воздействия ЭМЗ на человека наиболее часто встречаются такие опасные повреждения основных функций организма, как поражение сердечно-сосудистой системы, пищеварительной системы, развитие психических расстройств и др. Отмечается связь ЭМЗ с развитием злокачественных опухолей, с риском появления врожденных пороков развития, с расстройствами половой системы и рядом других отклонений.

Источниками электромагнитных излучений являются линии электропередач, радио- и телевизионные станции, средства радиосвязи и навигации, некоторые промышленные установки, наземные измерительные пункты, радиотехнические системы войск и другие средства, при работе которых образуется электромагнитное поле (ЭМП).

По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими заряженными частицами. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое поле: обе компоненты – Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга с определенной частотой, измеряемой в герцах.

Характеристиками электромагнитного поля (ЭМП) являются:

· для частот до 300 мегагерц (волны длинные, средние, ультракороткие) - напряженность поля: электрическая, измеряемая в вольтах на метр (В/м), и магнитная, измеряемая в амперах на метр (А/м);

· для частот свыше 300 мегагерц (волны СВЧ-диапазона) - плотность потока энергии (ППЭ), измеряемая в ваттах на квадратный метр (Вт/м²) и рассматриваемая как единый параметр.

На практике при характеристике электромагнитной обстановки используют термины «электрическое поле», «магнитное поле», «электромагнитное поле».

Электрическое поле создается заряженными телами, между полюсами которых возникают силовые линии;

Магнитное поле создается при движении электрических зарядов по проводнику, вокруг которого распределяются силовые линии.

Для характеристики величины полей используются: для электрического поля - понятие «напряженность электрического поля» Е, измеряется она в вольтах на метр (В/м); для магнитного поля - «напряженность магнитного поля» Н, она измеряется в амперах на метр (А/м). При измерении сверхнизких и крайне низких частот используется понятие «магнитная индукция» В, измеряется она в теслах (Тл). Одна миллионная доля теслы соответствует 1,25 ампера на метр.

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны - λ. Функционирование источника, генерирующего излучения, а по сути - создающего электромагнитные колебания, характеризуется частотой f. Электромагнитные волны классифицируются следующим образом (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Международная классификация электромагнитных волн по частотам

Естественное электрическое поле Земли создается избыточным отрицательным зарядом на ее поверхности. Напряжение поля Земли на открытой местности обычно находится в диапазоне от 100 до 500 вольт на метр (В/м). Грозовые облака могут увеличивать напряжение этого поля до десятков и даже сотен киловольт на метр (кВ/м).

Электромагнитное излучение может оказывать биологическое воздействие. Воздействуя на человека, ЭМИ вызывает значительные функциональные и органические нарушения систем его организма. Поглощенная тканями энергия превращается в тепло. Перегревание тела отрицательно сказывается на состоянии организма человека, а повышение температуры тела более чем на 1 'С недопустимо.

Предельно допустимые уровни облучения и иные количественные оценки, связанные с опасностью пребывания человека в электромагнитных полях, для населенных мест приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Предельно допустимые уровни облучения для населенных мест (с учетом частоты и длины волны)

Изменения, происходящие в организме под влиянием ЭМИ, могут быть морфологическими (ожоги, кровоизлияния, обратимые поражения сосудов и т. п.) и функциональными (нарушения функций нервной системы, физиологических и биологических процессов в организме, работы сердечно-сосудистой системы).

По своему суммарному влиянию на нервную систему наиболее опасны дециметровые волны, а за ними по уровню опасности в порядке уменьшения эффекта идут: сантиметровые, декаметровые, миллиметровые и др. Для сердечно-сосудистой системы и крови самыми опасными являются сантиметровые и дециметровые волны.

Действие СВЧ-излучения на человека зависит от интенсивности и продолжительности облучения. При этом возникают головная боль, повышенная утомляемость, раздражительность, ухудшение памяти, нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и др. Одним из серьезных эффектов от воздействия СВЧ-излучения могут стать повреждение органов зрения и слуховые дефекты. Ощущение звука получается даже при очень малой плотности потока энергии - при усредненной плотности (начиная с 0,1 МВт/см²) или при импульсной (с 300 МВт/см²).

Проблема электромагнитного фона окружающей среды в ряде регионов перешла в разряд экологически значимых; ЭМИ угрожают человеку и другим живым организмам в местах обитания, что требует разработки серьезных научных и практических мер по защите живого мира.

В зависимости от условий воздействия ЭМИ, характера и местонахождения источника излучения могут применяться следующие способы защиты: защита временем, защита расстоянием, снижение интенсивности излучения в самом источнике излучения, защита рабочего места от электромагнитного излучения, применение персоналом индивидуальных способов и средств защиты.

Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека под воздействием ЭМИ и применяется в тех случаях, когда нет возможности уменьшить интенсивность излучения до допустимого уровня.

Защита расстоянием применяется, когда нет возможности ослабить интенсивность облучения в заданной зоне другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в зоне облучения. Зашита расстоянием наиболее эффективна и может применяться как в производственных условиях, так и в условиях расположения на местности.

Экранирование источников излучения применяется для снижения его интенсивности на рабочих местах. Экранирование рабочего места применяется, когда невозможно осуществить экранирование аппаратуры.

Световое загрязнение (СЗ). Световое загрязнение - форма физического загрязнения окружающей среды, когда естественная освещенность местности нарушается в результате функционирования искусственных источников света, что приводит к аномалиям в жизни растений и животных.

Свет представляет собой электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Значения, характеризующие длину волны этого излучения, заключены в интервале от 0,38 до 0,77 микрометров (мкм).

Следует отметить, что электромагнитные волны близки по своим физическим свойствам к световым волнам, хотя первые наш глаз и не воспринимает. Являясь волной, свет тем не менее распространяется по узкому прямолинейному каналу. Закон прямолинейного распространения света, известен с глубокой древности.

В природе не существует скорости большей, чем скорость света в вакууме. По современным измерениям, эта скорость составляет около 300 000 километров в секунду (км/с) и не зависит от скорости движения источника.

Чувствительность человеческого глаза к видимому свету очень высока: от чрезвычайно малых световых потоков (от отдельных фотонов) до больших световых потоков, превосходящих наименьший световой поток, ощутимый глазом, в один триллион (10¹²) раз. Наш глаз хорошо различает цвета, то есть по-разному воспринимает излучение в зависимости от его длины волны.

Структура светового луча представляет собой совокупность двух распространяющихся перпендикулярно друг другу колебаний: колебаний электрического поля Е и колебаний магнитного поля Н. Частота колебаний того и другого поля равна скорости света, деленной на длину волны. За одну секунду как электрическое, так и магнитное поле, к примеру, в зеленом световом луче (λ = 0,555 мкм) совершает 600 млрд (6-10¹¹) колебаний.